CN106629790A - 一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法 - Google Patents

一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效分离含镁、锂溶液中镁锂的方法。调整含镁、锂溶液的pH值，将可溶性植酸盐加入到含镁、锂溶液中，使含镁、锂溶液中的Mg2+形成不溶于水的络合物沉淀，而Li+仍留在溶液中；固液分离后，含有Li+的溶液经浓缩后沉淀制备碳酸锂，所得含镁沉淀用盐酸溶解后，在弱酸性环境下用弱碱性阴离子吸附其中的植酸根离子，所得含Mg2+的交后液可用于制备镁盐；负载有植酸根离子的树脂用NaOH溶液进行解吸后实现再生，解吸液用于下一循环的含镁、锂溶液中Mg2+的沉淀。本方法流程短，操作简单，能高效实现含镁、锂溶液中镁锂的分离，而且植酸盐能循环利用，生产成本低，易于工业化应用。

Description

一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法
技术领域
本发明属于盐湖卤水中镁锂分离技术领域，具体来说，涉及一种高效分离含镁、锂溶液中镁锂的方法。
背景技术
锂在现代工业中显得越来越重要，被誉为“21世纪的新能源金属”。奥巴马上台伊始就将锂定位于与石油同等重要的美国国家战略物资。随着新能源产业的快速发展，锂的市场需求急剧扩大，锂资源的开采显得更加重要。
在自然界，锂资源主要存在于卤水尤其是盐湖卤水中，其储量占全部锂资源储量的80％以上。目前全球85％以上的锂产品来自盐湖卤水，且大都由智利SQM、德国Chemtall和美国FMC三家公司垄断生产，这依赖于其拥有低镁锂比(≤6:1)的优质盐湖卤水。我国盐湖锂资源非常丰富，查明储量达600万吨以上，但绝大部分盐湖卤水中的镁锂比都在40:1以上，最高达到1837:1，远高于工业开采标准(镁锂比≤6:1)。由于盐湖卤水中镁和锂的化学性质非常相似，镁锂分离非常困难，生产成本居高不下，严重制约我国盐湖资源的开发利用，如何经济高效实现盐湖卤水中的镁锂分离成为一个世界性难题。研究者们采用沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、碳化法等来提取卤水中的锂资源，但这些方法大多过程复杂，试剂消耗量大，对设备腐蚀严重，生产成本高，难以大规模工业生产。
基于上述情况，本发明提出一种新的思路，采用一种新型的有机沉淀剂来沉淀卤水中的Mg2+，再通过酸溶-离子交换的手段实现有机沉淀剂的再生。如此而来，不仅实现了卤水中镁锂的高效分离，而且克服了传统的沉淀法镁锂分离不彻底、试剂消耗量大，成本高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种高效分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，实现盐湖卤水尤其是高镁锂比盐湖卤水中镁锂的高效分离。本方法流程短，操作简单，药剂循环使用，生产成本低，易于工业化应用。
一种分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，将植酸盐加入到含镁、锂溶液中沉淀镁离子，用以分离镁锂；所述的含镁、锂溶液为任意含有Li+和Mg2+的溶液，包括：任意盐湖中的原始卤水或者其蒸发浓缩后的卤水，或者其提钾后的老卤中的一种或几种的混合。
所述的可溶性植酸盐为植酸锂、植酸钠、植酸钾、植酸铵中的一种或几种的混合物。可溶性植酸盐按镁离子:植酸根摩尔比＝(1～5):1的比例添加。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，将含镁、锂溶液的pH值调整到5～8再加入植酸盐。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，植酸盐溶液加入到含镁、锂溶液中，在室温下搅拌反应30～120min。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，沉淀镁离子过滤后的滤液经浓缩后用Na2CO3沉淀制备碳酸锂。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，沉淀镁离子所得的滤渣用稀盐酸溶解，将溶解后的溶液流过弱碱性阴离子交换树脂以吸附其中的植酸根离子。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，用稀盐酸溶解滤渣控制反应终点pH为1～3；将溶解后的溶液在室温下以1～12cm/min的线速度流过弱碱性阴离子交换树脂以吸附其中的植酸根离子；所述的弱碱性阴离子交换树脂为大孔型弱碱性阴离子交换树脂。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，用NaOH溶液解吸再生负载树脂，所得含可溶性植酸盐的解吸液用盐酸调整pH值后返回用于沉淀Mg2+。
所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，用水将离子交换柱淋洗干净后，用0.1～0.5mol/L的NaOH溶液解吸再生负载树脂，所得含可溶性植酸盐的解吸液用盐酸调整pH值5～7后返回用于沉淀Mg2+。
本发明具有如下优点：
1、有机沉淀剂对镁有非常好的选择性，能与镁形成溶解度非常低的络合物沉淀，镁锂分离非常彻底；
2、此方法既能处理不同镁锂比的卤水，也可以处理不同类型的卤水如原始卤水和浓缩后的老卤等，尤其适用于深度除镁；
3、此方法能实现有机沉淀剂的再生，试剂消耗量少，生产成本低，操作方便，易于规模化生产。
具体实施方式
为了更详细地解释本发明，列举以下实施例进行说明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1
采用国内西部某盐湖的原始卤水进行实验，盐湖卤水的主要成分及含量如下表所示：
成分 浓度(mg/L)
Li+ 280
Na+ 2350
Mg2+ 15600
K+ 1050
Ca2+ 120
将1L pH为6.8的原始卤水加入到搅拌反应器中，再加入200ml 500g/L的植酸钠溶液，在室温下搅拌反应60min；固液分离后，滤液中Mg2+的浓度为20mg/L，Li+浓度为233mg/L，Mg2+和Li+的沉淀率分别为99.8％和0.1％；将滤渣用10g/L的盐酸溶解，用去离子水稀释到pH为3，在室温下将稀释液以1cm/min的线速度流过D301树脂，用去离子水将负载树脂清洗干净，再用0.5mol/L的NaOH溶液对负载树脂进行解吸，所得解吸液用50g/L的盐酸调整pH为7后，返回用于下一批次卤水中镁的沉淀。
实施例2
采用低镁锂比盐湖卤水进行实验，盐湖卤水的主要成分及含量如下表所示：
成分 浓度(mg/L)
Li+ 200
Na+ 2580
Mg2+ 1260
K+ 780
将1L pH为7.82的原始卤水加入到搅拌反应器中，再加入20ml 500g/L的植酸钾溶液，在室温下搅拌反应120min；固液分离后，滤液中Mg2+的浓度为18mg/L，Li+浓度为195mg/L，Mg2+和Li+的沉淀率分别为98.5％和0.55％；将滤渣用10g/L的盐酸溶解，用去离子水稀释到pH为2，在室温下将稀释液以12cm/min的线速度流过D301树脂，用去离子水将负载树脂清洗干净，再用0.1mol/L的NaOH溶液对负载树脂进行解吸，所得解吸液用50g/L的盐酸调整pH为7后，返回用于下一批次卤水中镁的沉淀。
实施例3
采用国内青海东台盐湖的老卤进行实验，老卤的主要成分及含量如下表所示：
成分 浓度(mg/L)
Li+ 5670
Na+ 2390
Mg2+ 121126
K+ 2339
Ca2+ 236
Cl- 248534
将1L pH为4.67的老卤加入到搅拌反应器中，用NaOH溶液将其pH调节到6.8，再加入780g的植酸钠颗粒，在室温下搅拌反应120min；固液分离后，滤液中Mg2+的浓度为22mg/L，Li+浓度为5638mg/L，Mg2+和Li+的沉淀率分别为99.9％和0.56％；将滤渣用30g/L的盐酸溶解，用去离子水稀释到pH为1，在室温下将稀释液以5cm/min的线速度流过D314树脂，用去离子水将负载树脂清洗干净，再用0.5mol/L的NaOH溶液对负载树脂进行解吸，所得解吸液用100g/L的盐酸调整pH为5后，返回用于下一批次卤水中镁的沉淀。
实施例4
采用西部某盐湖的原始卤水进行实验，卤水的主要成分及含量如下表所示：
成分 浓度(mg/L)
Li+ 198
Na+ 91214
Mg2+ 16735
K+ 8508
Ca2+ 280
Cl- 191111
将1L pH为7.67的原始卤水加入到搅拌反应器中，再加入110g的植酸铵粉末，在室温下搅拌反应120min；固液分离后，滤液中Mg2+的浓度为21mg/L，Li+浓度为195mg/L，Mg2+和Li+的沉淀率分别为99.8％和0.45％；将滤渣用20g/L的盐酸溶解，用去离子水稀释到pH为1，在室温下将稀释液以10cm/min的线速度流过D314树脂，用去离子水将负载树脂清洗干净，再用0.3mol/L的NaOH溶液对负载树脂进行解吸，所得解吸液用50g/L的盐酸调整pH为5后，返回用于下一批次卤水中镁的沉淀。

Claims (10)

1.一种含镁、锂溶液中分离镁锂的方法，其特征在于，将可溶性植酸盐加入到含镁、锂溶液中沉淀镁离子，用以分离镁锂；所述的含镁、锂溶液为任意含有Li+和Mg2+的溶液，包括：任意盐湖中的原始卤水或者其蒸发浓缩后的卤水，或者其提钾后的老卤中的一种或几种的混合。
2.根据权利要求1所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，所述的可溶性植酸盐为植酸锂、植酸钠、植酸钾、植酸铵中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，可溶性植酸盐按镁离子:植酸根摩尔比＝(1～5):1的比例添加。
4.根据权利要求1所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，将含镁、锂溶液的pH值调整到5～8再加入植酸盐。
5.根据权利要求1或4所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，植酸盐溶液加入到含镁、锂溶液中，在室温下搅拌反应30～120min。
6.根据权利要求1所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，沉淀镁离子过滤后的滤液经浓缩后用Na2CO3沉淀制备碳酸锂。
7.根据权利要求1所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，沉淀镁离子所得的滤渣用稀盐酸溶解，将溶解后的溶液流过弱碱性阴离子交换树脂以吸附其中的植酸根离子。
8.根据权利要求7所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，用稀盐酸溶解滤渣控制反应终点pH为1～3；将溶解后的溶液在室温下以1～12cm/min的线速度流过弱碱性阴离子交换树脂以吸附其中的植酸根离子；所述的弱碱性阴离子交换树脂为大孔型弱碱性阴离子交换树脂。
9.根据权利要求7所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，用NaOH溶液解吸再生负载树脂，所得含可溶性植酸盐的解吸液用盐酸调整pH值后返回用于沉淀Mg2+。
10.根据权利要求9所述的分离含镁、锂溶液中镁锂的方法，其特征在于，用水将离子交换柱淋洗干净后，用0.1～0.5mol/L的NaOH溶液解吸再生负载树脂，所得含可溶性植酸盐的解吸液用盐酸调整pH值5～7后返回用于沉淀Mg2+。
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