盐湖卤水提锂技术综述上课讲义
- 格式:doc
- 大小:152.50 KB
- 文档页数:14
吸附法盐湖卤水提锂研究进展吸附法是将溶液中的目标物质吸附到固体材料的表面上,常用于从盐湖卤水中提取锂。
该方法具有操作简便、工艺流程简单等优点,在锂资源开发领域得到广泛应用。
本文将对吸附法提取盐湖卤水中的锂的研究进展进行综述。
盐湖卤水中锂含量较低,约为0.01%~0.3%。
传统的锂提取方法主要包括热卤法、氨水法和电渗析法等,但这些方法存在成本高、生产效率低的问题。
而采用吸附法进行锂提取具有工艺简单、产品纯度高等优点,因此受到了广泛关注。
在吸附法中,选择合适的吸附剂对于提高锂的吸附效果至关重要。
目前常用的吸附剂包括聚合物树脂、离子交换树脂、活性炭等。
聚合物树脂具有较高的选择性,但吸附容量有限;离子交换树脂具有较高的选择性和吸附容量,但成本较高;活性炭是一种常用的吸附剂,具有良好的吸附性能和选择性。
对于吸附剂的制备方法,常用的有原位合成、后处理和表面修饰等。
原位合成方法通过在吸附剂中引入功能基团或活性中心来提高锂的吸附性能;后处理方法则通过化学或物理方法对吸附剂进行改性和处理,进一步提高其吸附性能;表面修饰方法则是通过在吸附剂表面修饰一层其他功能性材料,提高吸附剂的选择性和吸附容量。
在吸附剂的选择和制备之后,还需要针对盐湖卤水中的锂吸附条件进行研究。
研究人员可以通过改变吸附剂的pH值、温度、盐湖卤水中的离子浓度等参数,优化锂的吸附条件。
此外,吸附动力学、吸附等温线、吸附容量等参数也需要进行研究,并优化吸附工艺参数,以提高锂的吸附效果和提取效率。
目前,吸附法在锂资源开发领域已取得了一定的进展。
许多研究已针对吸附剂的选择和制备方法进行了研究,并优化了吸附条件。
一些研究还尝试将吸附法与其他提取方法相结合,以提高锂的提取效率。
尽管如此,仍然有一些问题需要解决,比如吸附剂的选择性和吸附容量的提高、吸附过程中的能耗等。
综上所述,吸附法在盐湖卤水提锂方面有着广阔的应用前景。
通过优化吸附剂的选择和制备方法、优化吸附条件和工艺参数,可以进一步提高锂的吸附效果和提取效率。
膜法盐湖卤水提锂工艺研究研究概述:在锂离子电池的广泛应用中,锂资源的获取和提取技术成为研究的重点和难点。
膜法盐湖卤水提锂工艺,作为一种可靠、高效的锂资源提取方法,在近年来备受关注。
本文就膜法盐湖卤水提锂工艺的研究进行简要介绍。
1. 工艺原理膜法盐湖卤水提锂工艺,是利用含锂卤水、通过特制的离子交换膜,将含锂卤水中的锂离子与其他杂质分离的技术。
技术流程主要包括原水净化、浓缩、透析、脱水、结晶等步骤,将锂离子从含锂卤水中提取出来。
2. 工艺优点相对于传统的化学法提锂、萃取法提锂,膜法盐湖卤水提锂工艺优点明显。
2.1.环保:膜法盐湖卤水提锂工艺不使用有机溶剂或其他有害化学药剂,减少了有害物质的排放,实现了环保生产。
2.2.经济效益高:膜法盐湖卤水提锂工艺通过提高提取率和回收率,实现了资源的高效利用。
2.3.生产难度低:相对于传统提锂工艺,膜法盐湖卤水提锂工艺的技术经济指标更加稳定,生产的技术难度也较低。
3. 工艺应用目前,膜法盐湖卤水提锂工艺已经在国内外得到广泛应用。
国内,西藏、青海等地已经投入生产,并成为国内企业开发的主要提锂工艺。
国外,美国、阿根廷、智利等卤湖资源丰富的国家,都将膜法盐湖卤水提锂工艺用于锂资源的提取。
4. 工艺存在问题4.1.膜的研发和制造成本高:膜作为膜法盐湖卤水提锂工艺的核心,目前该技术存在膜制造成本较高的问题。
4.2. 能耗高:膜法盐湖卤水提锂工艺的能量消耗较大,特别是在脱水和结晶过程中,需消耗大量能量。
5. 展望在膜法盐湖卤水提锂工艺的研究和应用中,还需要解决许多问题。
例如,膜制造成本高的问题,需要加大研发和制造工艺的改进力度。
膜法盐湖卤水提锂工艺的能耗也需要降低,尤其是在脱水和结晶过程中,需降低其能量消耗。
未来,该技术有望进一步成熟发展,并应用于更广泛的锂资源提取领域。
盐湖卤水资源锂镁分离的工艺技术摘要:我国锂盐的主要原料是盐湖盐水浸出。
从路线上看,主要包括:富锂卤水、镁锂分离和沉淀。
分别采用自然分离法、氢氧化钠法、锻烧法、离子交换树脂法等四种工艺,并对各种工艺进行了详细的对比和分析,最后对中国盐湖锂开采工艺技术作出总结。
关键词:盐湖卤水;锂镁分离;工艺技术引言锂在国家的经济发展中起着举足轻重的作用,已被广泛地用于人们的日常工作中。
锂及其复合物已用于玻璃,陶瓷,有色冶金,空调,医药,润滑剂,焊接材料等工业,锂离子电池,国防材料等高科技产业。
最近几年,随着资讯科技的飞速发展,锂电也逐渐发展起来。
更何况。
随着全球重视矿产资源紧缺,全球各地纷纷出台了全面的洁净能源发展策略,其中以电动车为代表。
因此,锂是二十一世纪能源的重头,是推动人类进步的关键因素。
目前,锂离子的主要来源是从盐湖中提取,超过80%的锂离子电池的是依照此种来源。
中国的盐湖物产丰富,物理化学成分完整,具有较好的可开采性。
经过多年的探索,一些锂盐生产企业已有或即将投产,但由于盐池的综合利用率较低,以及镁-锂比值较高,限制了该行业的发展。
镁锂的生产过程与比值有很大的关系,是目前国内研究开发的热点和难点。
而国内外关于从盐湖中提取镁、锂的技术有许多种,包括自然分离法、碳酸盐沉淀法、锻烧法和离子交换法[1]。
本文结合国内外已有的几个工业化生产的锂盐湖泊进行对比,并对各自的工业化生产工艺、二者之间的联系、卤水镁锂的优缺点进行了分析,为中国盐湖的锂矿开采技术和技术提出参考。
一、目前镁锂分离的思考方向盐湖盐碱地因其化学成分的差异,在盐场的蒸发量中会沉淀出一定的晶体,从而形成一定的镁盐。
而在这一阶段,卤水中的锂盐的含量会逐步下降,直至形成一种矿物质。
所以,在采用盐田相分离技术的时候,通过将含锂的卤水和镁-锂盐分开,从而减少了镁和锂的配比。
由于其它的矿物质盐沉积,使含锂量少,因此采用盐田相分离技术进行减量是目前最经济可行的方法。
盐湖卤水萃取提锂及其机理研究摘要:锂是目前已知质量最轻的金属,再加上具有某些特殊性质,因而该金属及其化合物在多个领域获得重要应用。
本文基于盐湖卤水萃取提锂与相关的机理进行研究,先是介绍了盐湖锂资源概况,然后分析了盐湖卤水提锂方法,最后在实验的基础上讨论了溶剂萃取法的应用,以期为业内人士提供有益参考。
关键词:青海察尔汗盐湖卤水萃取提锂机理1.盐湖锂资源概况我国盐湖资源较为丰富,且类型多样,主要分布在四个省区,一是青海,二是新疆,三是西藏,四是内蒙古。
国内锂含量较高的盐湖卤水主要分布在青海省的柴达木盆地盐湖,如察尔汗盐湖、一里坪盐湖以及大柴旦盐湖等,储量丰富,具有理想的开采价值,开采得当可以创造极大的经济价值和社会效益[1]。
青海察尔汗盐湖锂储量及化学组分(重量%)信息如下:Na2.37、K1.25、Mg4.89、Li0.0031、Ca0.051、SO2-40.44、Cl18.8、B0.0087、Mg/Li1577.4/1,LiCl储量(万t)995。
2.盐湖卤水提锂方法2.1铝酸盐沉淀法铝酸盐沉淀法的原理是,利用CO2碳化分解铝酸钠获得Al(OH)3,再将该产物按照铝锂13到15加入提硼元处理后的卤水,从而实现沉锂出镁的效果。
将制取的铝锂沉淀物置于350℃的高温下连续焙烧30min,接下来用水于室温环境下浸取,从而使沉淀物中铝锂发生有机分离。
在石灰乳和纯碱的帮助下,将钙和镁等杂质有效除去,蒸发浓缩处理之后,加入碳酸钠溶液,置于95℃温度下反应,得到碳酸锂,可将锂的回收率控制在87%以上。
进行相应的洗涤烘干处理,Li2CO3产品纯度较为理想,能够符合工业一级品标准[2]。
2.2溶剂萃取法溶剂萃取法可实现对碱金属以及碱土金属的理想分离,在盐湖提锂领域有着良好应用前景。
现阶段,在研究萃取剂以及萃取体系时,研究重点主要包括醇、酮、有机磷类、冠醚类等领域。
青海察尔汗盐湖卤水具有较高的镁锂比,因而适宜采用含有FeCl3的有机磷类萃取体系。
盐湖提锂技术第一篇:盐湖提锂技术1. 简介盐湖提锂技术是一种将盐湖卤水中的锂含量进行提取的技术。
盐湖卤水主要存在于地下盐湖形成的地质环境中,同时含有锂、钾、钠、镁等多种元素。
从盐湖卤水中提取锂的技术被认为是目前锂资源最优化、低成本、环保的开发方式。
2. 盐湖卤水中的锂盐湖卤水中的锂主要以氯化锂的形式存在,占锂总含量的90%以上。
而磷酸锂、硫酸锂等其他锂化合物则只占锂总含量的10%左右。
3. 盐湖提锂技术开发历程盐湖地区的锂资源发现早,但是开始开采较晚。
最早使用盐湖提锂技术的国家是美国,早在1940年代就开始在加利福尼亚、内华达等地进行盐湖提锂开采。
早期的技术主要是采用氯化物热分解、溶浸萃取等方法,这些方法耗水量大、产出低、成本高、污染大等问题让人不满意。
经过不断的改进和技术创新,盐湖提锂技术逐渐趋向成熟。
目前,盐湖提锂技术已经成为全球锂资源开发的主要方式之一,南美利亚和澳大利亚的大型锂矿场也使用盐湖提锂技术。
4. 盐湖提锂技术流程盐湖提锂技术主要包括盐湖注水、温度、pH值、浓差、晒干、萃取、电积和脱水等步骤。
(1) 盐湖注水利用井房打入淡水以保证盐湖水平面不下降,保证卤水稳定性。
(2) 温度和pH值控制卤水通常需要加热,以加速水的蒸发和产生化学反应。
同时,控制pH值可以防止电离作用产生的正浮游粒子对提取过程的干扰。
(3) 浓差卤水在相应的盐池中晒干,使其成分浓缩,提高锂含量。
(4) 萃取将浓缩后的卤水通过萃取器提取,使得锂离子与萃取剂相结合,然后用水洗去萃取剂和非锂元素(如钠、钾等)。
(5) 电积分离将已经被提取出来的锂离子通过电积分离的方式与金属结合成为纯锂。
(6) 脱水最后通过蒸发等方式将锂加工成为各种锂化合物产品,用于电池、玻璃制品、陶瓷等领域。
5. 盐湖提锂技术的优势与其他锂矿开采方式相比,盐湖提锂技术具有如下优势:(1) 相对低的成本盐湖提锂的开采成本相对较低,主要原因是卤水本身就是天然资源,不需要进行炉渣、浮选等相关的设备和矿石处理费用。
盐湖膜法提锂
盐湖膜法提锂是一种从盐湖卤水中提取锂的技术。
该技术利用膜分离技术,通过选择透过性膜将卤水中的锂离子与其他离子分离,从而实现锂的提取和浓缩。
盐湖膜法提锂的核心是膜分离技术,通常使用的膜包括纳滤膜、反渗透膜等。
这些膜具有特定的孔径和选择透过性,可以选择性地让锂离子通过,而将其他离子和杂质留在膜的一侧。
通过不断地过滤和浓缩,最终可以得到高浓度的锂溶液。
盐湖膜法提锂技术具有许多优点,例如提取效率高、成本低、环境友好等。
与传统的盐湖提锂方法相比,膜法提锂可以减少化学试剂的使用,降低对环境的影响,同时也可以提高锂的提取效率和纯度。
然而,盐湖膜法提锂技术也存在一些挑战,例如膜的寿命和稳定性、膜污染等问题。
此外,盐湖卤水中的杂质和离子种类复杂,也会对膜分离技术的效果产生影响。
因此,需要不断地进行技术创新和改进,以提高膜法提锂的效率和稳定性。
青海某盐湖卤水提取碳酸锂工艺技术的探讨青海是中国西部一个以盐湖资源闻名的省份,盐湖中富含碳酸锂。
碳酸锂是一种重要的工业原料,广泛应用于锂电池、催化剂、玻璃陶瓷等领域。
因此,如何高效提取出盐湖中的碳酸锂成为了青海盐湖开发利用的重要课题之一。
在青海盐湖卤水提取碳酸锂的工艺技术方面,目前主要有蒸发结晶法、溶剂萃取法、离子交换法和膜分离法等多种方法。
这些方法各有优劣,下面将对各种方法进行探讨。
蒸发结晶法是目前应用最广泛的提取碳酸锂的方法。
该方法的原理是利用卤水中碳酸锂溶解度随温度变化的特点,通过升温和再降温的过程,使碳酸锂从卤水中析出。
这种方法具有工艺简单、设备投资小和生产成本低的优点,但是存在浓缩倍数低、能耗较高的问题。
溶剂萃取法是利用有机溶剂从卤水中萃取出碳酸锂的方法。
这种方法的原理是利用有机溶剂与卤水中的碳酸锂形成络合物,通过相分离实现碳酸锂的提取。
这种方法具有提取效率高、产品纯度高的优点,但存在溶剂选择和再生成本高的问题。
离子交换法是通过固定相和流动相中锂离子之间的离子交换作用实现碳酸锂提取的方法。
这种方法的原理是利用具有特定功能基团的阳离子交换树脂将卤水中的锂离子吸附,并通过洗脱流动相来实现碳酸锂的提取。
这种方法具有操作简便、设备投资少的优点,但存在吸附容量有限、再生效果差的问题。
膜分离法是利用具有特定孔径和特殊材料的膜实现卤水中的碳酸锂离子的选择性分离的方法。
这种方法的原理是利用膜材料的渗透性和选择性,将碳酸锂离子从卤水中分离出来。
这种方法具有能耗低、技术成熟的优点,但存在膜材料选择和寿命问题。
综合考虑以上各种方法的优缺点,青海盐湖卤水提取碳酸锂的工艺技术可以采用蒸发结晶法与溶剂萃取法相结合的方式。
首先,通过蒸发结晶法将卤水浓缩,提高碳酸锂的浓度;然后,采用溶剂萃取法进一步提取卤水中的碳酸锂;最后,通过蒸发结晶法将溶剂中的碳酸锂沉淀出来,得到纯碳酸锂产品。
在工艺技术的实施过程中,还需要考虑环境保护和资源利用的问题。
综述与专论盐湖卤水中锂的分离提取研究进展吴静,任秀莲,魏琦峰[哈尔滨工业大学(威海)海洋科学与技术学院,山东威海264200]摘要:自2015年新能源汽车的爆发式增长,使得世界锂的需求量急速增加,加速锂资源的开发具有重要意义。
中国境内锂资源颇为丰富,主要存在于锂矿与盐湖卤水中,其中以盐湖卤水为主。
而卤水提锂以其能耗低、成本低等显著优势成为未来获取锂资源的重要方向。
总结归纳了现有的卤水提锂方法,重点阐述了目前研究较多的萃取法、吸附法、膜分离法和电化学法。
目前,萃取法大多以萃取剂-氯化铁-稀释剂为萃取体系,着重对萃取剂与稀释剂的种类进行研究;吸附法中吸附剂为实验的关键,近年来铝基吸附剂和离子筛型吸附剂成为研究的热点,如何造粒以及如何降低溶损率将成为今后主要的研究方向;膜分离法中提高吸附容量是使用膜分离法从卤水中提锂的关键,膜分离法中纳滤膜与电渗析较为成熟;关于电化学提锂,研究人员提出使用不同的吸附剂作为电极材料,提锂效果得到显著提高,电化学提锂这一新方法的崛起为卤水提锂提供了新思路。
关键词:盐湖卤水;锂;萃取;离子筛吸附;纳滤;电渗析;电化学中图分类号:TQ131.11文献标识码:A文章编号:1006-4990(2020)12-0001-06Research progress on separation and extraction of lithium from salt-lake brineWu Jing ,Ren Xiulian ,Wei Qifeng(School of Marine Science and Technology ,Harbin Institute of Technology of W eihai ,Weihai 264200,China )Abstract :Since the explosive growth of new energy vehicles in 2015,the demand for lithium has increased rapidly in the world.Therefore ,it is of great significance to accelerate the development of lithium resources.Lithium resources in China are quite abundant ,mainly existing in lithium ore and salt lake brine ,and salt lake brine is the main source.With the significant advantages of low energy consumption and low cost ,lithium extraction from brine has become an important direction for ob⁃taining lithium resources in the future.The existing methods of extracting lithium from brine were summarized ,and the ex⁃traction method ,adsorption method ,membrane separation method and electrochemical method that currently being studied were expounded emphafically.At present ,FeCl 3-diluent is still used as extraction system in most extraction methods.The types of extractants and diluents were studied primarily.In the adsorption method ,adsorbents are the key to the experiment.In recent years ,aluminum⁃based adsorbents and ionic sieve adsorbents have become the focus of research ,How to granulate and how to reduce the dissolution loss rate will become the main research direction in the future.In membrane separation ,the key of the two methods is to improve the adsorption capacity ,and nanofiltration and electrodialysis in membrane separation method are relatively mature.As for electrochemical lithium extraction ,researchers proposed to use different adsorbents aselectrode materials to significantly improve the lithium extraction effect.The rise of electrochemical lithium extraction method provides a new idea for lithium extraction from brine.Key words :salt⁃lake brine;lithium;extraction;ion screen adsorption;nanofiltration;electrodialysis;the electrochemistry随着有色金属的快速发展,有色金属逐渐发展成为一把衡量国家经济实力水平的标尺[1]。
盐湖卤水提锂技术综述盐湖卤水提锂技术文献综述1.从盐湖卤水中提取碳酸锂的生产工艺早期的锂盐大都从矿石中提取,但随着高品位锂矿石的不断减少和矿石提锂的成本不断提高,盐湖提锂逐渐引起人们的关注。
盐湖提锂是从上个世纪70年代开始研发,到90年代国外公司在盐湖提锂技术上取得了突破,盐湖资源得到综合利用,经核算后,其碳酸锂的生产成本大大低于矿石提锂,推动了盐湖提锂的发展。
目前盐湖提锂的生产工艺主要有溶剂萃取法、沉淀法、吸附法、煅烧浸取法、碳化法和电滲析法等。
1.1溶剂萃取法溶剂萃取技术是利用锂离子在液相和有机相中分配比不同而使锂离子得到纯化或浓缩。
因为锂离子的水合能力很强,因此在萃取时通常要加入盐析剂来降低锂离子的水合能力。
从卤水中萃取锂的体系可以分为单一萃取体系和协同萃取体系。
最典型的萃取体系是磺化煤油萃取体系,其基本原理如下:FeCl3+Cl-=FeCl4- (1-1)2TBP + Li+ + FeCl4-= LiFeCl4· 2TBP (萃取) (1-3)LiFeCl4· 2TBP +HCl = HFeCl4· 2TBP+LiCI (反萃) (1-4)式中FeCl3为络合剂;TBP为萃取剂;HCl为反萃剂,浓度为6-9mol/L。
通过多级萃取、反萃,得到氯化锂溶液,除杂浓缩后用碳酸钠沉锂制取碳酸锂。
➢此方法的优点是锂萃取率高,镁锂分离效果好,可以从高镁/锂比盐湖卤水中提取碳酸锂,并且在工艺上可行;➢其缺点是萃取剂价格昂贵且损失严重,萃取过程中需处理的卤水量大,设备腐烛较大,在生产过程中容易对盐湖和周边地区造成污染。
1.2沉淀法沉淀法是向卤水中加入沉淀剂制备碳酸锂的方法,主要包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法和硼锂共沉淀法。
(1)碳酸盐沉淀法:碳酸盐沉淀法从卤水中提取碳酸锂己经实现了工业化应用,其工艺方法是先将卤水蒸发浓缩,再经酸化脱硼,然后除去剩余的钙镁等杂质离子,最后加入碳酸钠沉淀析出碳酸锂。
美国Minsal公司首先应用此方法开发Atacama盐湖,其生产工艺流程如图1-1所示。
该工艺主要处理镁含量较低的卤水,处理高镁/锂比卤水耗碱量过大。
经过近些年不断的改进,该方法已成为从镁含量较低的卤水中提取锂盐的主要方法。
近年来,已有将该方法用于从高镁/锂比水中提锂的相关报道:首先将盐湖晶间卤水进行自然蒸发浓缩,先析出部分氯化钠;然后继续蒸发浓缩,析出氯化钾和剩余的氯化钠;再加入沉淀剂除镁、钙等离子,液固分离后将滤液LiCl浓度浓缩至100g/L以上,最后以碳酸钠为沉淀剂,使锂以碳酸锂的形式析出。
➢该工艺优点是可操作性强,利用日晒浓缩,既有利于降低能耗,又便于实现工业化;➢缺点是流程较长,锂的收率不高。
(2)铝酸盐沉淀法该方法的基本原理:Al(0H)3+LiCl+nH20=LiCl·Al(0H)3.nH20 (沉淀锂) (1-4)LiCl·Al(0H)3.nH20 +H20 = xLiCl+(1-x)LiCl· Al(0H)3· (n+l) H2O (洗脱锂)(1-5) LiCl·Al(0H)3.nH20 为固体不溶物,青海大柴旦盐湖利用此方法生产碳酸锂,其工艺流程如图1-2所示,按铝锂质量比13-15配比加入A1(0H)3。
➢铝酸盐沉淀法的优点是锂沉淀率和镁分离率高,产品碳酸锂纯度较好;➢其主要缺点是淡水和碳酸钠消耗量大、能耗高、工序较多、周期较长。
(3)硼锂共沉淀法硼锂共沉淀法的关键是控制卤水的酸性环境,通过加入沉淀剂使硼锂共沉淀,然后通过水浸使硼锂分离,其工艺流程如图1-3所示。
该工艺锂的收率到75%-85%,碳酸锂产品达工业一级,具有镁锂分离效果好、易于工业化等优点,为硫酸亚镁型盐湖资源的综合利用提供了新方法。
1.3吸附法吸附法是利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂,再将锂离子洗脱下来,达到使锂离子和其他离子分离的目的。
对于高镁/锂比盐湖卤水,吸附法与其他方法相比有较大的优越性。
此法工艺简单,选择性好,锂回收率高。
吸附法的关键是制备性能优异的吸附剂,它一方面要求吸附剂具有优良的选择性,能排除卤水中大量共存的碱金属和碱土金属离子的干扰;另一方面还要求吸附剂吸附/洗脱性能稳定,制备简单,价格便宜,能大规模操作使用,并且对环境无污染。
根据吸附剂种类可以把吸附法分为有机离子吸附法和无机离子吸附法。
有机离子吸附法即利用有机离子树脂直接从卤水中吸附锂。
青海钾肥厂用何氏HF树脂对晒光炉石后的老卤进行中型实验,结果表明此工艺成本过高,应用前景小。
无机离子吸附法是依靠无机离子吸附剂对锂离子特定的记忆效应和选择性,主要包括无定型氢氧化物吸附剂、层状吸附剂和离子筛型吸附剂。
(1)无定型氢氧化物吸附剂无定型氧氧化物吸附剂的表面富含大量羟基,表面轻基容易和溶液中阳离子形成配合物,其吸附机理如下:M-OH + Li ++ OH—= Li-O-M + H2O (1 -6)其中M为金属氧化物。
该类吸附剂吸附能力的大小由其表面羟基数目决定,但吸附的Li+洗脱较困难。
(2)层状吸附剂这类吸附剂一般为+4价金属的酸式盐,比如磷酸盐和砷酸盐。
吸附剂对锂离子的选择性与层间距大小成反比,层间距越小,其对锂离子的选择性越好。
其中,砷酸钍的层间距与锂离子半径大小最相近,锂离子能自由嵌入其内部置换氢,其他离子则被阻隔在晶体外部而不能被吸附,从而实现将锂离子和其他离子的分离。
但砷酸钍有毒,制约了其的应用范围。
(3)离子筛型吸附剂离子筛型吸附剂是上世纪70年代由前苏联人发现的,近些年来,日本、中国等专家学者对其进行了一系列的研究。
预先将目的离子导入在无机化合物中,使得两者发生反应生成复合氧化物,在不改变晶体结构的前提下将目的离子抽取出来,从而得到具有规则空隙的无机化合物,这种无机化合物对原导入的离子有筛分和记忆作用,这种作用被称为“离子筛效应”。
从卤水中提锂的离子筛有γ-Mn02、二氧化钛、锑酸盐、磷酸盐和铝酸盐等目前,研究最多的是尖晶石型锰系离子筛,主要包括γ-Mn02、MnO2·0.31H2O。
由于离子筛型吸附剂通常为粉末状,不利于其工业化应用,此很多学者都在探讨粉状离子筛造粒和成膜的方法。
适用于柱操作的粒状吸附剂通常通过有机高分子材料的交联作用来制备,具体方法包括:聚合法、直接粘合法和喷雾造粒法。
其中,聚合法是最理想的造粒方法,它既能保持粉状吸附剂原有的特性又具有颗粒强度大、透过性好和溶损低等优点。
目前,对于膜状锂吸附剂制备的报道不是很多,但Umeno等人用N,N-二甲基酰胺将PVC溶解,将其作为粘合剂把锂锰氧化物制成薄膜,酸洗后得到膜吸附剂。
将该吸附剂在海水中吸附锂,成型前最高锂吸附量为16.14mg/g,成型后吸附量为4.79mg/g,但其溶损较小,表明膜状吸附剂一样具有很好的发展前景。
➢从经济和环境角度考虑,离子筛型吸附法比其它方法更有优势:工艺简单、选择性高、环境友好,更适合于从高镁锂比的卤水中提取锂,具有发展前景。
➢从应用角度看,吸附剂大多造粒困难,流动性和渗透性较差,通过粘结剂造粒会使吸附剂亲水性、孔隙率、交换速率、选择性与吸附能力下降;此外,目前吸附性较好的无机离子筛吸附剂大多由水热法合成,受设备限制产量小、成本高,还未能实现工业化生产。
1.4碳化法碳化法是依据碳酸氧锂在水中溶解度高的特性,其工艺流程如图1-4所示。
该方法是在处理高镁/锂比的硫酸亚镁型盐湖卤水提出的新方法。
硫酸亚镁型卤水经盐田自然蒸发析出钾镁混盐,酸化脱硼后向老卤中添加过量沉淀剂,使锂、镁以碳酸盐、磷酸盐、氨氧化物或草酸盐的形式沉淀下来,将沉淀物焙烧分解后用水浸出,再通过酸化或碳化的方法,使得锂以碳酸氧锂的形式进入溶液,然后用碳酸钠沉锂的方式制备碳酸锂。
1.5煅烧法煅烧法是以提硼后的含锂水氯镁石饱和卤水为原料,通过喷雾干燥得到含锂氯化镁,经高温煅烧得含锂氧化镁,然后经过水洗,水洗液除杂、浓缩后加入碳酸钠沉淀析出碳酸锂,其工艺流程如图1-5所示。
➢这种方法的优点是在生产碳酸锂的同时并获得副产品镁砂,资源综合利用水平高,原料消耗少;➢这种方法的缺点是设备腐烛严重,蒸发量大、动力消耗大。
1.6盐析法盐析法是将盐湖饱和氯化镁卤水提硼后,通过冷冻蒸发,获得含LiCI为6%~7%的浓缩卤水,除硼净化后,得到锂镁氯化物的水盐溶液,利用LiCI和MgCl2在HCI水溶液中溶解度的不同,用HCI 盐析MgCI2提取LiCI。
➢该法虽然在技术上可行,但工艺过程要在封闭条件下进行,锂的总回收率低,实际应用还有困难。
1.7选择性半透膜法该方法通过物理手段进行提锂,是绿色的工艺技术,也是盐湖提锂的一个新的研究方向。
该工艺是将含有理盐的卤水通过一级或多级电渗析器,利用一价选择性离子交换膜进行循环(连续式、连续部分循环式或批量循环式)浓缩锂,获得富锂低镁卤水。
然后通过深度除杂、精制浓缩,便可制得Li2CO3或LiCI。
此方法可使Li+的回收率在80%以上,多价阴阳离子的脱除率在95%以上,分离浓缩得到的富锂卤水(Mg2+/Li+)重量比为0.3:1~10:1,含Li+浓度2~20g/L。
➢但目前该方法成本较高,还不能实现工业化。
2.纳滤技术方案说明纳滤膜的研究始于20世纪70年代,是由反渗透膜发展起来的,早期称为“疏松的反渗透膜(Loose Reverse Osmosis Membrane)”,将介于反渗透和超滤之间的膜分离技术称为“杂化过滤(Hybrid Filtration)”。
直到20世纪90年代,才统一称为纳滤膜(Nanofiltration)。
纳滤膜作为一种新型的分离膜,具有以下的特点:(1)具有纳米级孔径。
纳滤膜的相对截留分子量(Molecular Weight Cut-Off,MWCO)介于反渗透膜和超滤膜之间,约为200~2000;(2)纳滤膜对无机盐有一定的脱除率,大多数纳滤膜是复合膜,其表皮层由聚电解质构成,膜的分离性能与原料液的pH值之间有较强的依赖关系。
对不同价态离子截留效果不同:对单价离子的截留率低,对二价和多价离子的截留率明显高于单价离子。
对阴离子的截留率按下列顺序递增:NO3-,Cl-,OH-,SO4-,CO3-对阳离子的截留率按下列顺序递增:H,Na,K,Mg,Ca,Cu。
对离子截留受共离子影响:在分离同种离子时,共离子价数相等,共离子半径越小,膜对该离子的截留率越小,共离子价数越大,膜对该离子的截留率越高。
(3)对疏水型胶体、油、蛋白质和其它有机物有较强的抗污染性,相比于反渗透,纳滤具有操作压力低、水通量大的特点,纳滤膜的操作压力一般低于1MPa,故有“低压反渗透”之称,操作压力低使得分离过程动力消耗低,对于降低设备的投资费用和运行费用是有利的。