采用螯合树脂去除锂盐中杂质硼的研究

粟时伟

（新疆有色金属研究所 乌鲁木齐 830026）

锂被誉为“工业味精”和“能源金属”，锂及其深加工产品的用途广泛，目前正处于行业生命周期的发展初期，是新兴朝阳产业，其快速发展主要得益于来自下游新能源、新药品、新材料三大领域的旺盛需求[1]。

氯化锂是生产金属锂的主要原料，国内青海盐湖的锂资源量和相对较好的地理环境，已具备了锂资源大规模开发的条件。随着近年来研究人员在青海盐湖提锂技术的不断突破，锂资源的开发规模不断扩大，已可提供较大量的氯化锂卤水[2]。因此，青海卤水资源已成为国内氯化锂资源供应的主要来源之一。在卤水资源综合利用过程中，尤其是在卤水提锂过程中，卤水中的硼以一种杂质存在。在卤水提锂过程中需要硼的去除工艺，提高锂离子收率和纯度。

1 研究基础

该文研究主要针对卤水提锂生产工艺中，采用螯合树脂除去卤水中杂质硼展开实验，具体内容有：

（1）一种净化氯化锂原液的方法：利用含有离子交换树脂的吸附系统对氯化锂原液进行吸附，得到杂质检测达标的氯化锂溶液，其中吸附系统包括氯化锂原液流经方向依次设置的第一吸附系统、缓冲箱、第二吸附系统。第一吸附系统的出水口与缓冲箱的进水口相通，缓冲箱的出水口与第二吸附系统的进水口连通，第一（第二）吸附系统包括氯化锂原液流经方向依次设置的第一（第二）阳离子交换树脂层、第一（第二）阴离子交换树脂层。

（2）采用螯合树脂除去氯化锂卤水中的硼。其原理是利用树脂上的功能原子与硼离子发生配位反应,形成类似小分子整合物的稳定结构,而离子交换树脂吸附的机理是静电作用。螯合树脂与离子交换树脂相比，螯合树脂与硼离子的结合力更强，能够很好去除氯化锂卤水中的硼杂质。

（3）通过离子交换树脂分别与氯化锂原液中的钠、钾、镁、钙、铝、铁等阳离子以及碳酸硼、硫酸根等阴离子分别进行离子交换。阳离子与树脂上螯合的氢离子交换进而被吸附阳离子树脂上。阴离子与树脂上的羟基进行交换螯合形成一种有机络合物。进而被固定于离子交换树脂上。最终将氯化锂原液中的杂质离子去除，提纯氯化锂原液，得到符合标准的氯化锂溶液。

2 试验目的

卤母中的杂质离子较多，其中硼含量高。除硼效果直接影响氯化锂的结晶效果，直接导致是否能产出产品。硼含量高时，管路易堵塞，且对设备腐蚀严重。不仅如此，因为氯化锂产品中硼主要以硼酸根的形式存在，具有一定的氧化性，在电解过程中投入硼高的氯化锂，会影响电解槽产量和电流效率，以及金属锂的产品质量。因此，卤水除硼对于氯化锂的生产至关重要。

对青海盐湖卤水进行除硼、结晶等操作，生产出合格无水氯化锂产品。

3 试验方法和过程

（1）试验装置：卤水提取氯化锂装置及除硼装置。

（2）试验方法：采用树脂离子膜过滤方法，去除卤水中硼元素，然后通过连续蒸发结晶、分离技术制取无水氯化锂。

（3）卤母生产氯化锂工艺流程图（图1）

图1

（4）卤母二次精制工艺流程图（图2）

图2

（5）试验原料

表1 卤水主要化学成分分析结果 单位%

（6）试验过程

将卤水进行除硼、组分调配后经过加热、结晶、离心分离、烘干等一系列流程后，产出无水氯化锂粉末。

4 试验结果

表2 卤母除硼效果及氯化锂产出量对比

5 结果讨论

本项目氯化锂除硼方法操作简单，不添加新的有机溶剂，工艺稳定，运行该方法的费用低，节约生产成本以及生产时间。

氯化锂原液可为碳酸锂和盐酸进行酸化反应制成。将简便氯化锂原液的制备，同时减少纯化步骤。而采用碳酸锂和盐酸酸化反应制成得到的氯化锂原液与盐湖水相比，其氯化锂原液中含有的杂质数量以及种类更少，更易于纯化分离。

净化处理后，氯化锂原液中硼含量＜10ppm；钙＜20ppm；镁＜10ppm；铁＜5ppm；硫酸根＜10ppm；钠＜30ppm；钾＜10ppm，可以满足生产合格氯化锂产品的需要。

从试验结果看卤母中的硼从0.0024%降低到0.00001%，满足了卤母净化技术指标的要求，能产出氯化锂合格产品。

6 结束语

随着锂电池工业发展，膜法提锂工艺在国内盐湖卤水提锂项目中不断得到应用。对于高硼卤水提锂，如何有效去除硼是最终产品品质的关键。螯合树脂滤膜法除硼技术能有效解决这一问题，控制最终产品中的硼含量，对于当前盐湖卤水膜法提锂工艺是一个重要的技术突破和补充，对于高硼盐湖卤水提锂项目有着重大意义[3]。