CN105217660B - 一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法 - Google Patents

一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法 Download PDF

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本发明公开了一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法,发明人在实验中意外发现,通过快速降低密闭容器内的压力,使其内卤水的沸点快速降低而剧烈沸腾,可以加速反应,致使卤水中的碳酸锂超量析出,在水的蒸发量相同的情况下,快速减压剧烈沸腾下碳酸锂的析出量可达缓慢沸腾蒸发下的2倍以上。同时,排出等量溶剂所消耗的热能也大大降低,更为节能。本发明方法可以快速浓缩卤水得到混盐,大幅减少生产所使用的时间,可以有限的时间内生产出尽产可能多的碳酸锂。

Description

一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法
技术领域
本发明涉及一种碳酸锂的提取方法,特别涉及一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法。
背景技术
盐湖中含有多种矿物盐,是矿物盐的一个重要来源。但是盐湖中的矿物盐含量普遍较低,多种矿物盐混合,大规模制取及分离的难度较大。近年来的开采工艺主要是盐湖水晒盐法、矿床开采等方法,其中晒盐法是最环保的开采方法,但因其效率太低,生产周期通常在数月至数年,严重制约着它的进一步发展,所以能够提高蒸发结晶效率的方法具有重要的战略价值。
卤水成分十分复杂,在提取目标盐的浓度较低时,例如卤水中锂含量相对于钠、钾含量很少,浓缩溶液就成了必要工艺。
国内外报道了不少用于从盐湖卤水中提取Li2CO3的装置和方法,例如:《从盐湖卤水中提取锂的吸附技术及研究进展》(盐业与化工,2007年第36卷第3期)、《利用盐湖卤水萃取液制备碳酸锂》(盐湖研究,2006年第14卷第2期)、《国内外从盐湖卤水中提锂工艺技术研究进展》(世界科技研究与进展,2006年第28卷第5期)、《溶剂浮选法富集盐湖卤水中锂的研究》(盐业与化工,2011年第40卷第1期)等文献。这些装置和方法的特点是:吸附法利用离子筛型氧化物对锂的优良的选择性吸附,对锂的选择系数可高达104~105, 能有效的应用于盐湖卤水提锂,其机械强度和化学稳定性优良;溶剂萃取法适用于氯化镁含量较高的盐湖卤水,其特点在于工艺简单、产品纯度高、能耗较小;碳酸盐沉淀法工艺简单、可靠性高,适用于低镁锂比的盐湖卤水。它们的不足之处在于:离子筛吸附剂的实际吸附量与理论吸附量还有较大差距, 另外吸附剂的渗透性能差、造粒困难等性能限制了这种方法的工业化应用;溶剂萃取法也存在设备易被腐蚀且萃取剂的溶损较严重等问题;普通沉淀法也存在着提取效率较低的缺点。以上方法都不能在保护环境的前提下获得较高的生产效率。
现有技术中缺乏一种可以快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法,包括如下步骤:
1)将碳酸锂卤水置于密闭容器内;
2)将密闭容器内的气压降低,使卤水剧烈沸腾并将产生的水蒸汽排出,3min内水的蒸发量不低于卤水总体积的5%;
3)待至少蒸发卤水总体积10%的水后,停止减压,使盐析出;
4)待盐析出后,排出上清液,得到碳酸锂混盐。
优选的,上述方法中,步骤3)中,停止减压后,升温至少10℃,保温使盐析出。
优选的,上述方法中,在降低密闭容器内的气压前,将碳酸锂卤水的温度升温至80℃以上。
优选的,上述方法中,碳酸锂卤水中的碳酸锂含量不低于6g/L。
优选的,上述方法中,待蒸发卤水总体积的10~25%的水后,停止减压。
优选的,上述方法中,3 min内水的蒸发量不低于卤水总体积的8%。
优选的,上述方法中,使盐析出时,保持卤水静置。
优选的,上述方法中,在使盐析出前,对卤水进行充分搅拌。
本发明的有益效果是:
发明人在实验中意外发现,通过快速降低密闭容器内的压力,使其内卤水的沸点快速降低而剧烈沸腾,可以加速反应,致使卤水中的碳酸锂超量析出,在水的蒸发量相同的情况下,快速减压剧烈沸腾下碳酸锂的析出量可达缓慢沸腾蒸发下的2倍以上。同时,排出等量溶剂所消耗的热能也大大降低,更为节能。本发明方法可以快速浓缩卤水得到混盐,大幅减少生产所使用的时间,可以有限的时间内生产出尽产可能多的碳酸锂。
通过剧烈沸腾得到的碳酸锂混盐,粒度小,颗粒均匀,简单进一步加热处理即可使杂质盐溶解,易于纯化获得纯度更高的碳酸锂盐。
具体实施方式
一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法,包括如下步骤:
1)将碳酸锂卤水置于密闭容器内;
2)将密闭容器内的气压降低,使卤水剧烈沸腾并将产生的水蒸汽排出,3min内水的蒸发量不低于卤水总体积的5%;
3)待至少蒸发卤水总体积10%的水后,停止减压,使盐析出;
4)待盐析出后,排出上清液,得到碳酸锂混盐。
本发明方法中所称的剧烈沸腾,指在将密闭容器内的气压降低卤水开始沸腾后,3min内水的蒸发量不少于卤水总体积的5%,优选不少于6%、7%、8%、10%、11%。沸腾程度越剧烈,碳酸锂析出的越多,收率越好,但当3 min内水的蒸发量超过卤水总体积的15%后,碳酸锂的析出量逐渐达到稳态,经济的蒸发速率为3 min内水的蒸发量占卤水总体积的5~15%,优选为8~15%。
优选的,上述方法中,步骤3)中,停止减压后,升温至少10℃,保温使盐析出。进一步升温可以显著提高碳酸锂的纯度,利于后续的生产纯化。
优选的,上述方法中,在降低密闭容器内的气压前,将碳酸锂卤水的温度升温至80℃以上。温度的升高,有助于碳酸锂的析出,同时可以使碳酸锂的纯度有一定的提高。
为使卤水更易蒸发结晶,所使用的碳酸锂卤水优选为浓缩后的卤水,优选的,上述方法中,碳酸锂卤水中碳酸锂的质量百分含量不低于6 g/L(相当于锂离子浓度1.13 g/L),优选为6.5~10 g/L。当然,直接取自盐湖的卤水的也可以直接使用,只不过需要蒸发大量的溶剂,无形中延长了操作时间。
优选的,上述方法中,待蒸发卤水总体积的10~25%的水后,停止减压。这种情况下可以较为经济的条件生产得到尽可能多的碳酸锂。
优选的,上述方法中,使盐析出时,保持卤水静置。
优选的,上述方法中,在使盐析出前,对卤水进行充分搅拌。
加剧卤水沸腾程度的方法主要有:
1)使用抽真空将其中的气体排出;
2)先向密闭容器增压,之后卸压;或结合抽真空使容器内的压力进一步快速降低。
卤水的浓缩可使用延长剧烈沸腾的时间或任何公知的方法进行。
以下实施例中的所使用的碳酸锂卤水,如无特别说明,卤水中碳酸锂的初始含量均为7.0 g/L,,卤水的初始温度为30℃方便进行对比。
实施例1
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至80℃;
2)通过抽真空装置将密闭容器的压力降低,使卤水剧烈沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的8%,共蒸发卤水总体积15%的水;
3)停止减压,将得到的盐水混合物进一步升温10℃到90℃,搅拌30s,之后静置保温2min,排出上清液;
4)将得到湿盐烘干,得干盐共计17.0g,碳酸锂的百分含量为91.4%,收率为37.0%。
加热卤水共消耗电能0.89Kwh。
实施例2
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至107℃;
2)通过抽真空装置将密闭容器的压力降低,使卤水剧烈沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的8%,共蒸发卤水总体积15%的水;
3)停止减压,将得到的盐水混合物进一步升温10℃到117℃,搅拌60s,之后静置保温2min,排出上清液;
4)将得到湿盐烘干,得干盐共计17.5g,碳酸锂的百分含量为97.7%,收率为41.2%。
加热卤水共消耗电能0.98Kwh。
实施例3
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至107℃;
2)通过抽真空装置将密闭容器的压力降低,使卤水剧烈沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的10%,共蒸发卤水总体积15%的水;
3)停止减压,将得到的盐水混合物进一步升温到117℃,搅拌1min,之后保温2min,排出上清液;
4)将得到湿盐烘干,得干盐共计19.1g,碳酸锂的百分含量为94.2%,收率为42.8%。
加热卤水共消耗电能0.94Kwh。
实施例4
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至80℃;
2)通过抽真空装置将密闭容器的压力降低,使卤水剧烈沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的8%,共蒸发卤水总体积25%的水;
3)停止减压,将得到的盐水混合物进一步升温到90℃,搅拌60s,之后保温3 min,排出上清液;
4)将得到湿盐烘干,得干盐共计26.2g,碳酸锂的百分含量为90.6%,收率为56.5%。
加热卤水共消耗电能1.41Kwh。
实施例5
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至90℃;
2)通过抽真空装置将密闭容器的压力降低,使卤水剧烈沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的10%,共蒸发卤水总体积15%的水;
3)将上清液排出,得到的湿盐烘干,得干盐共计240g,碳酸锂的纯度为7.1%,收率为40.6%。
加热卤水共消耗电能0.87Kwh。
对比例1
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至117℃;
2)通过持续补热使卤水缓慢沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的1%,共蒸发卤水总体积15%的水;
3)将上清液排出,得到的湿盐烘干,得干盐共计90.0g,碳酸锂的纯度为16.5%,收率为35.4%。
加热卤水共消耗电能1.76Kwh。
对比例2
1)取碳酸锂卤水6L,置于容积为10L的密闭容器内,加热至80℃;
2)通过减压蒸发使卤水缓慢沸腾,3min内水的蒸发量为卤水总体积的1%,共蒸发卤水总体积15%的水;
3)停止减压,将上清液排出,得到的湿盐烘干,得干盐共计215g,碳酸锂的纯度为6.7%,收率为34.3%。
加热卤水共消耗电能1.13Kwh。
对比实施例5和对比例1、对比例2得到的碳酸锂混盐的颗粒大小,发现实施例5的颗粒明显小于对比例1和2的,同时,实施例5得到的碳酸锂混盐更易溶于水,也就说更易于纯化。

Claims (6)

1.一种快速浓缩卤水制取碳酸锂的方法,包括如下步骤:
1)将碳酸锂卤水置于密闭容器内,升温至80℃以上;
2)将密闭容器内的气压降低,使卤水沸腾并将产生的水蒸汽排出,3 min内水的蒸发量不低于卤水总体积的5%;
3)待至少蒸发卤水总体积10%的水后,停止减压,升温至少10℃,保温使盐析出;
4)待盐析出后,排出上清液,得到碳酸锂混盐。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:碳酸锂卤水中的碳酸锂含量不低于6g/L。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:待蒸发卤水总体积的10~25%的水后,停止减压。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:3 min内水的蒸发量不低于卤水总体积的8%。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:使盐析出时,保持卤水静置。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:在使盐析出前,对卤水进行充分搅拌。
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