專利名稱：以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法
技術領域：
本發明涉及國際專利分類專利分類COlD堿金屬，即鋰等的化合物的處理技術，尤其是涉及利用氯化鎂簡化碳酸鹽型鹵水鹽湖鹵水體系，提取碳酸鋰的方法。
背景技術：
鋰是第二周期第I主族的輕金屬元素，普遍存在于地殼內，例如鋰幾乎普遍存在于所有的火成巖中，世界上70 %的鋰資源來源于鹵水。鋰金屬及鋰鹽均是國家重要的戰略資源，大量應用于航空航天、電子、金屬材料、裝備制造、核能及國防工業等眾多領域，，另外，鋰鹽也做為藥物應用，其中一例就是用碳酸鋰(Li2CO3)治療某些精神性疾病——癲狂癥和精神壓抑癥，此類疾病屬于精神失調癥，該類病人往往過分興奮和過分壓抑,并且在開始時往往無任何發病征兆。在電子工業和金屬材料工業的需求帶動下，鋰的需求量巨大，每年全世界對碳酸鋰的需求仍在不斷增長。因此，提高鋰資源的利用率，降低開發成本對支撐國民經濟發展具有重要意義。目前，從鹵水提取鋰的工藝技術主要有蒸發結晶法、沉淀法、萃取法、離子交換吸附法、煅燒浸取法、太陽池法、許氏法和電滲析法等。其中針對沉淀法、萃取法、離子交換吸附法和碳化法等主要的鹽湖鹵水提鋰方法的研究更為深入，相關文獻公開較多。但是，前述方法受鹽湖資源條件限制較多，以中國的扎布耶鹽湖為例，該鹽湖鹵水是典型的含鋰濃度高的碳酸鹽類型，雖然鹵水中含鋰濃度較高，但由于原鹵中還含有鉀、硼、鋰、氯根、硫酸根和碳酸根等，使得裡的一次綜合收率只有20%左右。已公開相關改進技術專利文獻較少，例如專利申請號94111638 —種從鹵水中提取鋰鹽的方法。高碳酸鹽型鹵水經日曬預濃縮后，通入二氧化碳使鹵水中的碳酸鈉轉成碳酸氫鈉沉淀并經過濾分離出來，濾液即可再經日曬進一步濃縮富集鋰，然后加少量純堿即可沉淀出碳酸鋰產品。分離出的碳酸氫鈉經熱分解回收使用分解出的二氧化碳，所得純堿為副產品。沉淀出碳酸鋰后的母液可進一步綜合利用。
發明內容
本發明的目的是提供一種以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，通過用鎂離子對鹵水的處理，實現簡化生產工藝、降低生產成本的目標。本發明的發明目的是通過如下技術措施實現的:將氯化鎂加入碳酸鹽型鹵水混合兌鹵，固液分離后，其中固體部分經洗滌、干燥、形成碳酸鎂產品，其中液體部分蒸發濃縮制成鋰飽和鹵水，再加入碳酸鈉溶液進行沉淀反應后，固液分離其中濾液返回重新進行蒸發濃縮，其中固體部分經洗滌、干燥、形成碳酸鋰產品，其中洗滌液返回重新進行蒸發濃縮。
本發明的有益效果是:采用加入鎂離子，鹵水中的碳酸鋰提取率較高，而達到簡化原鹵水體系的目的，獲得的碳酸鋰產品質量好、收率高，能耗大幅降低，鋰資源利用率高，實現簡化生產工藝、降低生產成本的目標，經濟效益很好。
圖1是本發明實施例中的工藝流程示意圖
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。將氯化鎂加入碳酸鹽型鹵水混合對鹵，固液分離后，其中固體部分經洗滌、干燥、形成碳酸鎂產品，其中液體部分蒸發濃縮制成鋰飽和齒水，再加入碳酸鈉溶液進行沉淀反應后，固液分離其中濾液返回重新進行蒸發濃縮，其中固體部分經洗滌、干燥、形成碳酸鋰產品，其中洗滌液返回重新進行蒸發濃縮。本發明利用碳酸鎂的溶解度較低特性，即碳酸鎂的溶度積為Ksp = 3.5X 10_8，在鹵水中加入鎂離子后，碳酸鎂難溶于水析出，鹵水中的碳酸根部分去除，而原鹵水體系達到簡化，提取碳酸鋰生產工藝實現簡化、生產成本降低。本發明中具體工藝還包括: (I)將氯化鎂固體或配成含鎂離子5% 6% (重量百分濃度)，按Mg2+: CO32-=I: 1(摩爾比)，加入到含鋰碳酸鹽型鹵水或其濃縮液中，充分混合，自然沉降，靜置48小時以上，分離，得到固體和母液；(2)將步驟⑴得到的固體，洗滌、烘干，即得到有經濟價值的副產品碳酸鎂；(3)將步驟(I)得到的母液進行自然蒸發，濃縮到鹵水中鋰的含量為5.2g/l 9g/l時，鹵水自然蒸發狀態下，夏季條件下，濃縮鹵水中鋰的含量為5.2g/l左右；冬季條件下，濃縮鹵水中鋰的含量為9g/l左右，按Li+: CO廣=2: I (摩爾比)加入15 20%(重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，充分混合，自然沉降，靜置24小時以上，分離，得到固體和母液；(4)將步驟(3)得到的固體用純凈水洗滌3 4次后，過濾、烘干，即得碳酸鋰產品;(5)將步驟(3)得到的分離母液返回到步驟(3)；在上述描述中:步驟(I)所述氯化鎂固體或溶液，是指可以是工業氯化鎂固體也可以是以工業氯化鎂為溶質，用自來水配制，也可以用含鋰鹽湖鹵水配制；步驟(2)所述洗滌方式可以是自來水洗滌，也可以是純凈水洗滌，其烘干溫度80°C 90°C，烘干時間Ih 2h ;步驟(3)所述濃縮到鹵水中鋰的含量為5.2g/l 9g/l是指在現場自然蒸發濃縮條件下，夏季控制鹵水中鋰的含量為5.2g/l左右，冬季控制鹵水中鋰的含量為9g/l左右；步驟(4)所述固體用純凈水洗滌3 4次，其洗滌方式第一次為再漿洗滌，其再漿物料濃度為55% 60% (重量百分濃度)第二、第三次為第一次料漿過濾時，洗滌濾餅，其洗滌水量為固體重量的8% 10% (重量百分濃度)；物料干燥溫度90°C 110°C，烘干時間2h ；本發明中:鹵水可以是原始鹵水，也可以是除去氯化鈉后的鹵水。本發明中:根據含鋰碳酸鹽型鹵水(該)中碳酸根含量，常溫條件下，計量加入氯化鎂固體或溶液，沉降后進行固液分離，分離后的母液進行蒸發、濃縮。當濃縮后的鹵水中鋰離子濃度達到一定程度時，加入純堿溶液或碳酸銨等，進行沉淀碳酸鋰作業，沉淀作業完成后，進行固液分離，將固體多次洗滌、烘干，即可得到碳酸鋰產品。本發明采用廉價易得的氯化鎂為輔助原料，對含鋰碳酸鹽型鹵水進行處理，將碳酸鹽型鹽湖鹵水轉化成不含鎂和碳酸根的鹵水，簡化鹵水體系，從而簡化生產流程。同時獲取的固體物質主要是碳酸鎂，是一種有價值的工業原材料，從而也解決或減緩了硫酸鹽型鹽湖生產所生成的氯化鎂的堆放造成的環境危害。實施例1鹵水組成為Li+0.12 %、K+L 49 %, Mg2+0.013 %、CF14.40 %、SO廣1.70 %、CO32
1.48%、B2O30.56%，按比例加入含鎂離5% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度15 20°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約5.2g/l以上時，加入15% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干，獲得碳酸鋰純度為90.59 %、收率88.81%。實施例2鹵水組成為Li+0.12 %、K+L 49 %, Mg2+0.013 %、CF14.40 %、SO廣1.70 %、CO321.48%, B2O3 0.56%，按比例加入含鎂離5% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度O 5°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約9g/l以下時，加入20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干，獲得碳酸鋰粗精礦純度為95.31 %、收率88.27%。實施例3鹵水組成為Li+0.013%, K+0.88%, Mg2+0.011 %、CF3.77%, SO42 1.36%, CO32-
0.47%, B2O3 0.099%，按比例加入含鎂離6% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度O 5°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約7g/l左右時，加入20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干烘干，獲得碳酸鋰粗精礦純度為96.58 %、收率85.73%。實施例4鹵水組成為Li+0.013%, K+0.88 %、Mg2+0.011 %、CF3.77%, SO廣1.36 %、CO32-
0.47%、B2O30.099%，按比例加入含鎂離6% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度10 25°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約5g/l左右時，加入20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液 ，過濾，洗滌，烘干烘干，獲得碳酸鋰粗精礦純度為94.58%、收率 86.73%。
權利要求
1.鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征是:將氯化鎂加入碳酸鹽型鹵水混合兌鹵，固液分離后，其中固體部分經洗滌、干燥、形成碳酸鎂產品，其中液體部分蒸發濃縮制成鋰飽和齒水，再加入碳酸鈉溶液進行沉淀反應后，固液分離其中濾液返回重新進行蒸發濃縮，其中固體部分經洗滌、干燥、形成碳酸鋰產品，其中洗滌液返回重新進行蒸發濃縮。
2.按權利要求1所述的以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征在于，具體工藝還包括: (1)將氯化鎂固體或配成含鎂離子5% 6%(重量百分濃度)，按Mg2+: CO32-=I: 1(摩爾比)，加入到含鋰碳酸鹽型鹵水或其濃縮液中，充分混合，自然沉降，靜置48小時以上，分離，得到固體和母液； (2)將步驟(I)得到的固體，洗滌、烘干，即得到有經濟價值的副產品碳酸鎂； (3)將步驟(I)得到的母液進行自然蒸發，濃縮到鹵水中鋰的含量為5.2g/l 9g/l時，鹵水自然蒸發狀態下，夏季條件下，濃縮鹵水中鋰的含量為5.2g/l左右；冬季條件下，濃縮鹵水中鋰的含量為9g/l左右，按Li+: C032_ = 2: I (摩爾比)加入15 20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，充分混合，自然沉降，靜置24小時以上，分離，得到固體和母液； (4)將步驟(3)得到的固體用純凈水洗滌3 4次后，過濾、烘干，即得碳酸鋰產品； (5)將步驟(3)得到的分離母液返回到步驟(3)；
3.按權利要求2所述的以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述氯化鎂固體或溶液，是指可以是工業氯化鎂固體也可以是以工業氯化鎂為溶質，用自來水配制，也 可以用含鋰鹽湖鹵水配制； 步驟(2)所述洗滌方式可以是自來水洗滌，也可以是純凈水洗滌，其烘干溫度80°C 90°C，烘干時間Ih 2h ; 步驟(3)所述濃縮到鹵水中鋰的含量為5.2g/l 9g/l是指在現場自然蒸發濃縮條件下，夏季控制鹵水中鋰的含量為5.2g/l左右，冬季控制鹵水中鋰的含量為9g/l左右； 步驟(4)所述固體用純凈水洗滌3 4次，其洗滌方式第一次為再漿洗滌，其再漿物料濃度為55% 60% (重量百分濃度)第二、第三次為第一次料漿過濾時，洗滌濾餅，其洗滌水量為固體重量的8% 10% (重量百分濃度)；物料干燥溫度90°C 110°C，烘干時間2h ；
4.按權利要求1所述的以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征在于，鹵水組成為 Li+0.12%,K+L 49%,Mg2+0.013%,0Γ14.40%、SO廣1.70%,CO32^l.48%,B2O30.56%，按比例加入含鎂離5% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度15 20°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約5.2g/l以上時，加入15% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干，獲得碳酸鋰純度為90.59%、收率88.81 %。
5.按權利要求1所述的以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征在于，鹵水組成為 Li+0.12%,K+L 49%,Mg2+0.013%,0Γ14.40%、SO廣1.70%,CO32^l.48%,B2O30.56%，按比例加入含鎂離5% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度O 5°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約9g/l以下時，加入20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干，獲得碳酸鋰粗精礦純度為95.31 %、收率88.27%。
6.按權利要求1所述的以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征在于，鹵水組成為 Li+0.013%,K+0.88%,Mg2+0.011%,CF3.77%、SO廣1.36%,CO32^0.47%,B2O30.099%，按比例加入含鎂離6% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度O 5°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約7g/l左右時，加入20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干烘干，獲得碳酸鋰粗精礦純度為96.58%、收率85.73%。
7.按權利要求1所述的以鎂離子參與反應的從鹵水中提取碳酸鋰的制備方法，其特征在于，鹵水組成為 Li+0.013 %、K+0.88%, Mg2+0.011%, CF3.77%, SO42 1.36%,⑶廣0.47%、B2O30.099%，按比例加入含鎂離6% (重量百分濃度)處理鹵水，環境溫度10 25°C，再將處理后的鹵水蒸發濃縮至鹵水中鋰離子濃度約5g/l左右時，加入20% (重量百分濃度)的碳酸鈉純堿溶液，過濾，洗滌，烘干烘干，獲得碳酸鋰粗精礦純度為94.58%、收率 8 6.73%。
全文摘要
采用加入鎂離子，鹵水中的碳酸鋰提取率較高，而達到簡化原鹵水體系的目的，獲得的碳酸鋰產品質量好、收率高，能耗大幅降低，鋰資源利用率高，實現簡化生產工藝、降低生產成本的目標，經濟效益很好。
文檔編號C01D15/08GK103086404SQ20111035004
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者唐梓 申請人:唐梓