浅谈盐湖卤水中锂元素的分布及提锂技术

2018-03-12

福建质量管理 2018年4期

(青海大学青海西宁 810000)

一、盐湖卤水锂元素分布情况

锂是世界上已发现的最轻的金属，电化学性极强，广泛应用于电池生产、冶金、陶瓷、玻璃、医药等产业，是典型的能源型金属，现阶段在高能锂电池、电动汽车方面用处极大，因此被誉为“工业味精”。

锂在地壳中的含量约为0.0065%，在全球已经发现的锂资源中，盐湖卤水中的锂资源约占90%，主要分布在玻利维亚、阿根廷、中国、智利及美国。智利阿塔卡马(Salar de Atacama)、玻利维亚乌尤尼(Salar de Uyuni)、阿根廷翁布雷穆尔托、美国银峰、中国西藏扎布耶和青海盐湖等为目前全球已探明的锂资源含量丰富的盐湖。

盐湖锂资源分布统计表

我国的锂盐湖资源主要分布在青海省和西藏省，两地盐湖锂资源储量占全国锂资源总储量的80%左右。青海的锂资源主要存在于硫酸盐型盐湖中，集中分布在柴达木盆地的察尔汗盐湖，目前正在开发的是东台吉乃尔湖和西台吉乃尔湖，储量约为9万吨和48万吨。西藏锂资源主要赋存于碳酸盐型盐湖中，集中分布在藏北仲巴县扎布耶盐湖，该盐湖为世界罕见的硼锂钾铯等综合性盐湖矿床，其中的锂、硼均达超大型规模，是全球第三大百万吨级盐湖，锂的资源含量达153万吨，含锂量仅次于Salar de Atacama和Salar de Uyuni，同时也是全球镁锂比最低的优质含锂盐湖。

二、盐湖卤水中锂元素提取技术

(一)沉淀法

沉淀法是我国最早研究并已实现工业化的提锂技术，该法的基本原理为将盐湖卤水进行蒸发，通过脱硼、除镁除钙等生产工艺，以制取含有较高锂含量的老卤，再加入沉淀剂或盐析剂是其析出，然后得到含锂物质。该法是将锂产品作为副产物进行析出，技术成熟，可靠性很高。但此方法局限性较大，适用于镁钙含量不高、盐碱金属不多的盐湖卤水，若含有较多的镁钙元素，浓缩时会消耗较多的纯碱生成含镁、钙物质，经济性不强。

沉淀法包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、盐梯度太阳能提锂法、水硼锂共沉淀提锂法等，提锂时可根据实际情况和自身所需进行适当选择。

(二)离子交换吸附法

关于离子吸附法是目前关注度较高的提锂方法，关于此方面的报道也很多。离子交换吸附法是利用对锂离子有选择性吸附功能的吸附剂进行“吸锂”，再利用HCI等溶液将锂离子洗脱下来，洗提液浓缩后可直接作为电解法制锂的原料液。根据吸附剂的性质可分为有机吸附剂和无机吸附剂。有机吸附剂一般为有机离子树脂，有机离子树脂交换法把人工树脂直接加入卤水中去吸附卤水中的锂离子，但此法很不经济，成本相对高。而无机吸附剂对锂的吸附性较有机吸附剂大且选择性好，与其他方法相比有优越性。

近年来研究较多的锂吸附剂是二氧化锰离子筛吸附剂，该吸附剂对锂的选择性吸附极强且吸附方法特殊，该方法首先将锂盐与二氧化锰反应生成具有立方尖晶石结构的“锂锰氧化物前驱体”,通过酸洗除去晶格中的Li而转变为尖晶石结构的λ-Mn O2,λ-Mn O2再吸附盐湖卤水中的Li,Li进入晶格中,还原。除此之外，常用的吸附剂还有无定型氢氧化物吸附剂、层状吸附剂、铝盐吸附剂等等。无机盐离子系附近近年来发展较快甚至有的已经实现了工业化。离子交换吸附法的优点是工艺简单，回收率高，产生的污染物少对环境保护起到一定作用，适合用于镁钙浓度高的盐湖卤水中，但也有其缺点，吸附剂多为粉末状，流动性和渗透性差且溶解问题严重；且因为要用到酸性物质对设备的腐蚀性大，不利于大规模的生产利用，应用前景狭窄。

(三)焙烧浸取法

钟辉等人曾对东台吉乃尔盐湖卤水进行脱硼后，提取其母液利用焙烧浸取法进行提锂实验，镁的分利率和锂的获取率均在90%以上，很好的解决了镁锂分离的问题，现已经实现了工业化的生产。此法是在脱硼后对卤水进行蒸发去除其中一般水分得到四水氯化镁后干燥，在高温下焙烧一段时间得到氧化镁，再加水浸取来获取锂，同时用石灰乳出去杂质(钙、镁等)，将溶液浓缩至含锂离子质量百分数为2%左右，加入纯碱沉淀出碳酸锂，烘干，就得到了碳酸锂产品。此法的优点是既获得了锂，又利用了其中的镁资源，生产含锂化合物的同时副产品为镁砂。缺点是能耗较高且设备腐蚀严重，需要蒸发水量极大。