盐湖卤水提锂工艺技术存在的问题

盐湖卤水提锂工艺技术存在的问题摘要：锂及其化合物是我们日常生活里非常重要的物质，随着应用日益广泛，需求量也越来越大。我国目前的液态锂资源非常丰富，广泛分布于盐湖卤水中，而含锂盐湖卤水一般都含有大量的锂和镁，如何做到将二者完美分离也是目前一大技术难题，本文主要通过介绍四种卤水提取锂的工艺技术，探讨分析目前我国提取技术里存在的问题，［1］以供参考。关键词：盐湖；卤水提锂；技术问题引言：随着我国高新技术的研究与发展，锂及其化合物在日常生活里得到了更加广泛的应用，盐湖卤水里含有大量的锂资源，且从盐湖卤水里提取锂工艺简单、成本低廉、市场竞争力强，从盐湖卤水中提取锂资源已经成为当今国内外上开采锂的主要途径。我国的锂资源储量目前位居世界第二位，其中液态锂资源占比超过八成，但我国的含盐卤水一般都呈高镁锂比特征，提取较为困难，本文通过对目前卤水提锂的工艺技术出现的问题进行分析，为改进工艺提出方向，使锂资源在更多的领域得到应用。一、锂资源在我国的行业应用及产地分布情况锂是密度最小的金属，具有极强的导电性、导热性、延展性，这些特性使得锂有广泛的用途。主要应用领域有电池、陶瓷、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业，随着电子产品的不断发展，目前电池行业以及成为锂最大的消费领域，而碳酸锂是陶瓷业减能耗环保的有效途径之一，对锂的需求量也将会提高。在自然界中，锂资源主要分布在伟晶岩矿床和卤水矿床中。近年来，随着锂盐工业的不断发展，盐湖卤水逐渐取代锂矿石，成为锂盐产业的主要来源。我国的锂矿资源是十分丰富的，液态锂主要分布于西藏地区以及青海地区的盐湖里，储量在世界名列前茅，锂矿石资源方面，以中国锂盐产量计算，仅江西云母锂矿就可供开采上百年。二、盐湖提锂的工艺方法（一）沉淀法沉淀法的原理是利用太阳能将盐湖卤水自然蒸发，去除杂质后，再加入混合物沉淀剂或者盐析剂使锂以沉淀物的形式分离。沉淀法在锂的工业提取上应用较早，该工艺操作简单、可靠性高，应用也较广泛。沉淀法又可分为碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、硼镁、硼锂共沉淀法等三种［1］。1、 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法的工艺制法是先将卤水蒸发，再向剩下的浓缩物里加入石灰去残留碱性杂质，最后加入碳酸钠沉淀剂即可得到碳酸锂产品。优点是耗能低、操作简单、工艺成熟，适用于工业化的生产提取，缺点是锂的收率较低，生产过程中碱的消耗量大，在应用方面有一定的局限性。2、 铝酸盐沉淀法铝酸盐沉淀法是通过合理地控制铝锂比先得到铝锂沉淀物，然后过滤沉淀物并在高温下煅烧沉淀物，最后水浸煅烧产物，即可使铝锂分离，再用沉淀剂除去含锂溶液中的钙、镁等物质，蒸发浓缩后加入碳酸钠进行沉锂反应，实现碳酸产品的生产。优点是提取出的碳酸锂纯度较高，但是该法存在蒸发耗能高、淡水消耗量大、工艺流程较长等问题。3、 硼镁、硼锂共沉淀法硼锂共沉淀法是指将析出钠钾的老卤进行除杂处理后，加入盐酸或硫酸等酸性沉淀剂使硼锂共沉淀，从而实现锂与镁分离，所得沉淀物经水洗后，再深度除镁、钙等杂质，最后加入沉淀剂制备碳酸锂。此种方法分离工序简单、操作性强，锂收率较高，具有一定的工业应用前景，缺点是硼镁共沉淀法所得沉淀物多呈胶体状，固液分离困难，分离过程中造成锂的极大浪费。沉淀法工艺发展较早，具有工艺技术成熟、操作可靠性高等优点，但在实际生产过程中，普遍存在碱性沉淀剂的使用量较大、生产成本较高和对锂的选择性较差等问题［2］。（二） 溶剂萃取法溶剂萃取法的原理是根据溶质在水相和有机相中溶解度的不同，使溶质从溶解度小的水相转移到溶解度较大的有机相，从而达到溶质转相分离的目的，溶剂萃取法是选择性分离和提取金属离子的主要方法之一。目前研究使用较多的萃取剂主要有B-双酮类萃取剂以及中性含磷萃取剂等。该方法的优点是卤水中镁和锂的分离效果较好，锂的提取率较高，工艺制作难度也较小，缺点是萃取剂的价格较高，成本昂贵，在制作过程中还需要处理大量废弃卤水，设备腐蚀较大，还会对盐湖以及周边地区造成生态污染［3］。（三） 吸附法吸附法的原理是通过从老卤锂提取微量的锂离子，有选择性的与吸附剂相结合，然后在洗脱剂作用下洗脱抽离出锂离子，从而使锂离子得到分离。根据吸附剂的性质可分为有机、无机离子交换吸附剂两种，它们主要依靠自身特性对锂离子进行选择性吸附，因具有较高的选择性和记忆效应，可使锂与其他杂质较好分离。1、 铝基吸附剂铝基吸附剂对锂离子的选择性吸附性能较好，但是该类吸附剂存在的形式主要为粉末状，存在流动性和渗透性较差的缺点，在生产过程中易造成吸附剂的流失。2、 层状吸附剂层状吸附剂一般为层状结构。并且该类吸附剂层间距大小与锂离子直径大小越接近，吸附剂对锂离子的亲和性越强，对锂离子表现出优越的选择性，可使锂离子进入晶体内部置换出氢，而卤水中其他离子被阻挡停留在晶体外面，从而实现锂与其他杂质的分离。3、离子筛型吸附剂离子筛型吸附剂对锂的提取分离具有高度选择性，现已成为国内外研究的热点。该吸附剂具有记忆作用，可实现精准吸附锂离子。具有稳定性好、选择性强、吸附容量大等优点，可较好地适用于成分复杂的盐湖卤水提锂，但离子筛普遍呈粉末状，其流动性和渗透性较差，在吸附洗脱过程中溶损率较高［4］。（四）膜分离法1、 电渗析法电渗析的原理是使用离子交换膜作为媒介，然后使用电位差作为动力，作为膜分离过程中一项比较成熟的技术，电渗析已经广泛应用于水处理过程，提锂后的母液可循环利用，从而实现了卤水里锂离子的有效分离，还能使其他资源得到再次回收利用。2、 纳滤膜法纳滤膜法分离的原理是纳滤膜能截留二价及以上的金属阳离子，一价的锂离子和钠离子则能通过，从而就可以将老卤中的锂离子与镁离子分离。在纳滤膜分离操作之后，浓缩水还可用来提取镁盐，使盐湖卤水中的无机盐资源得到综合利用［5］。三、盐湖提锂的工艺方法中存在的问题（一）盐湖卤水中镁含量过高盐湖卤水中除了含有大量的锂离子以外，还有大量的碱金属和碱土金属离子，这些物质的化学性质都较为相似，所以从中提取锂离子较为困难。如果盐湖卤水中镁离子的含量较高，还会使锂离子发生相应的反应从而减少锂离子的含量。盐湖卤水中镁锂含量之比也影响着盐湖卤水提锂的效果，目前我国的盐湖卤水基本是大量的镁锂共存，所以需要更加先进的技术和提取手段来更高效率实现镁锂分离。（二） 提取锂工艺限制因素较多在使用沉淀法进行盐湖卤水提锂时，卤水中锂离子的质量浓度必须大于0.5g/L，但是由于我国的气候条件较为特殊，我国大部分的盐湖卤水锂离子质量的浓度值都低于这一标准值。在自然条件上也有一定的限制，在日照时间长，年蒸发量高和降雨较少的干旱地区使用经典沉淀法提取锂的效果较好，但是我国除了西藏地区的盐湖外，内地的地区的大多盐湖不能满足这一-条件。这些因素的限制导致了我国无法将经典的沉淀法广泛应用于盐湖卤水提锂工具当中。（三） 大规模应用的局限性萃取体系有很好的萃锂效果，但由于萃取剂对设备溶胀严重，过程中还会因为酸度过高出现溶损等问题。使用吸附法可以有较好的提取效果，但是锂的实际吸附量低于理论，在吸附和洗脱过程中溶损率也较高。因此在大规模应用方面还存在局限性。四、结束语虽然我国的液态锂资源很丰富，但是镁锂比例的含量也很高，如何将其高效分离合理回收一直都是一项技术难题。目前提取锂的主要方法还是沉淀法，在大规模工业生产上起着重要作用，随着锂需求的日益提高，在科技发展日新月异的今天，各种新的分离方法也必将大规模应用，应对未来对锂的需求，带来更多的经济效益发展。参考文献：丁涛，郑绵平，张雪飞，等.盐湖卤水提锂技术及产业化发展[J].科技导报，2020,38（15）:8.葛涛，徐亮，孟金伟，等.盐湖卤水提锂工艺技术研究进展[J].有色金属工程，2021,11(2)