從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法
【專利摘要】本發明公開了一種從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法，其包括步驟：第一步，碳酸鹽型原始鹵水A在秋冬季之前，進行蒸發濃縮，并調節鋰離子濃度，使得鋰離子不以礦物形式析出，當鹵水中鋰離子濃度達到1.2g/L～1.8g/L時，導入深池鹽田中繼續蒸發濃縮；第二步，環境溫度為?15℃～?5℃時，大量十水芒硝優先析出，鹵水中鋰離子濃度迅速上升，當硫酸根離子的濃度降低到4g/L～7g/L時，鹵水中鋰離子濃度迅速上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分離后得到富鋰碳酸鹽鹵水B；第三步，將鹵水B導入升溫系統中升溫至20℃～60℃，析出碳酸鋰精礦。
【專利說明】
從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及碳酸鹽型鹵水的開發利用方法，尤其涉及一種從高原碳酸鹽型鹵水中 制備碳酸鋰的方法。
【背景技術】
[0002] 開發西藏地區鹽湖資源最困難的是無法在湖區建設化學加工廠，而且，距離具備 工業加工能力的地方遙遠，因此，只能在湖區獲取高品位礦物后運出加工，其核心就是要利 用當地自然環境通過修建鹽田來得到系列鹽田礦物。
[0003] 西藏富硼鋰鹽湖主要有碳酸鹽型和硫酸鹽型兩大類。前期，針對硫酸鹽型富硼鋰 鹽湖的開發，提出了冷凍除硝-蒸發析鉀-稀釋成鹽析硼-蒸發析鋰的主體工藝。而對碳酸鹽 型富硼鋰鹽湖的開發，面臨的問題是由于碳酸鋰的溶解度性質，難于將碳酸鋰富集到較高 濃度，扎布耶開發的工藝是利用冷凍除硝-蒸發富集鋰-利用太陽池升溫析碳酸鋰的工藝， 該工藝實現了全清潔生產，得到了較好的碳酸鋰礦物，但鹵水中鋰離子富集程度較低，限制 了鋰析出的收率;太陽池操作繁瑣，生產周期長;除鋰外其它資源均未得到利用。借助結則 茶卡(碳酸鹽型）和龍木錯(硫酸鹽型)兩湖就近(直線距離約70km)的地理位置，開發的利用 碳酸鹽型和硫酸鹽型兩種富硼鋰鹽湖鹵水耦合工藝，可以解決硫酸鹽型鹽湖鎂/鋰比高、碳 酸鹽型鹽湖鋰難于富集的問題，并將鋰富集到較高濃度，但一方面，具有這種難得環境條件 的兩種鹽湖數量畢竟有限；另一方面，兩種鹽湖耦合開發時消耗大量碳酸根，并產生較大量 的碳酸鎂，導致碳酸鹽型鹽湖中能提供生產碳酸鋰的碳酸根不一定充足，對鹽湖資源的穩 定生產造成一定影響。因此，盡量僅利用碳酸鹽型硼鋰鹽湖中自身的元素，實現循環式生 產，并擺脫對其它資源的依賴，是西藏高原碳酸鹽型鹽湖資源開發的極好途徑。
【發明內容】
[0004] 為此，本發明提供一種從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法。
[0005] -種從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法，其包括步驟：
[0006] 第一步，碳酸鹽型原始鹵水A在秋季之前，進行蒸發濃縮，并根據環境條件的變化， 不斷向蒸發濃縮鹵水中導入淡水或稀鹵水以調節鋰離子濃度，使得鋰離子不以礦物形式析 出，當鹵水中鋰離子濃度達到1.2g/L~1.8g/L時，將鹵水導入深度大于或等于2m的深池鹽 田中繼續蒸發濃縮，在將鹵水導入深池過程中該鹵水先經過一個堆放有脫水芒硝的鹽池， 控制進入深池鹵水中硫酸根離子的濃度20g/L~30g/L;
[0007] 第二步，隨著季節轉入高原地區的冬季，環境溫度為-15°C~-5 °C時，大量十水芒 硝優先析出，隨著溫度繼續降低和結晶水的析出，硼砂、氯化鈉、氯化鉀也以含水鹽或簡單 鹽的形式析出，在此情況下，鹵水中鋰離子濃度迅速上升，以鹵水中硫酸根離子濃度為控制 指標，當硫酸根離子的濃度降低到4g/L~7g/L時，齒水中鋰離子濃度迅速上升至2.6g/L~ 3.5g/L，固液分離后得到富鋰碳酸鹽鹵水B和芒硝礦（以十水芒硝為主，質量含量占70 %~ 90 %以上，其余混雜有少量硼砂、氯化鈉、氯化鉀）；
[0008] 第三步，將第二步得到的富鋰碳酸鹽鹵水B導入升溫系統中升溫至20°C~60°C，析 出碳酸鋰精礦，該碳酸鋰精礦的品位在60 %以上。
[0009] 優選地，所述第一步中的脫水芒硝為冷凍結晶析出的十水芒硝經過風化脫水得到 的無水芒硝或部分脫水芒硝。
[0010] 優選地，所述第一步中，當鹵水中鋰離子濃度接近l.5g/L時，將鹵水導入所述深度 大于或等于2m的深池鹽田中繼續蒸發濃縮。
[0011 ]優選地，所述第一步中，當季節處于秋季時，環境溫度較高肩水最低溫度在5 °C以 上時，將鋰離子濃度控制在接近1.2g/L( 1.2g/L~1.5g/L)導入深池鹽田。
[0012]優選地，所述第一步中，當季節處于秋季時，環境溫度較低，鹵水最低溫度在0°C以 下時，將鋰離子濃度控制在接近1.8g/L( 1.5g/L~1.8g/L)導入深池鹽田。
[0013]優選地，所述第一步中，當季節轉入秋季，氣溫開始降低時，鹵水最低溫度在(TC~ 5°C，將鋰離子濃度在接近1.2g/L的鹵水先導入深度小于或等于0.5m的淺池鹽田中繼續蒸 發濃縮，蒸發至鹵水中鋰離子濃度接近1.8g/L時導入深池。
[0014]優選地，所述第三步中鹵水B導入的升溫系統為太陽能升溫系統，在該太陽能升溫 系統中升溫過程包括以下步驟:將鹵水B在太陽能升溫系統中自上而下噴出，同時將100°C ~200°C的熱空氣與所述鹵水B相向或相交的方式導入，使得鹵水B和熱空氣以相對或相交 運動的形式進行熱交換，從而鹵水溫度迅速上升至20 °C~60 °C并流入保溫池中；將所述鹵 水在保溫池中保溫2~48小時，不斷析出碳酸鋰，待鹵水中鋰離子濃度降至lg/L~2g/L時固 液分離得到碳酸鋰精礦。
[0015] 優選地，所述第三步中鹵水B導入的升溫系統為溫棚池，在該溫棚池中升溫過程包 括以下步驟:提供一溫棚池，該溫棚池包括池體及封閉該池體的透光罩，沿該池體的長度方 向，該池體的寬度逐漸減小，且該池體的深度逐漸增加，該溫棚池內的溫度比外界溫度高20 °(：~50°(：;在秋冬季節且環境溫度-30°(：~0°(：時，將齒水8沿所述溫棚池的長度方向且自池 體的寬度大的一端導入所述溫棚池，所述鹵水B在該溫棚池的池體的寬度大且深度淺的區 域進行快速換熱、快速升溫，并快速析出碳酸鋰，當鹵水B到達該溫棚池的池體的寬度小且 深度深的區域，鹵水B經過充分換熱溫度達到穩定，并析出大量碳酸鋰，待鹵水中鋰濃度降 至lg/L~2g/L時固液分離得到碳酸鋰精礦。
[0016] 優選地，所述第三步中鹵水B在升溫系統中升溫至40 °C~50 °C。
[0017]優選地，所述第三步中，通過限制升溫系統中水量的蒸發率低于10%，得到的碳酸 裡精礦的品位達到90%以上。
[0018] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0019] (1)本發明以碳酸鹽型原始鹵水為基礎，通過控制蒸發進程來實現快速富集鋰離 子的目的，完全利用碳酸鹽型鹽湖鹵水中自身的元素，未額外引入其他試劑，實現清潔、環 保式生產，擺脫了對其它資源的依賴。
[0020] (2)在蒸發濃縮到鋰離子濃度達到1.2g/L~1.8g/L后進入深池鹽田前階段加入脫 水芒硝，并使脫水芒硝溶解到鹵水中，并控制鹵水中硫酸根離子濃度，避免硫酸根過多后續 產生硫酸鋰復鹽，該過程的控制結果使得后續冬季凍硝過程十水芒硝高效率析出，70%~ 90 %以上芒硝析出，從而使得整個工藝時間縮短2個月以上。
[0021] (3)關于中間過程中鋰離子濃度控制的關鍵點。蒸發至鋰離子濃度到1.2g/L~ 1.8g/L這一范圍，并在蒸發過程中，根據現場環境溫度的變化情況，通過加入稍稀鹵水調整 鋰離子濃度，靈活控制鹽田鹵水的蒸發進程。將濃縮鹵水中的鋰離子濃度控制在1.2g/L~ 1.8g/L這一范圍，使其在鹽田蒸發過程不成鹽，將此情況一直延續到季節轉入秋冬季，將鹵 水導入深池鹽田中繼續蒸發濃縮，當環境溫度不斷降低，進入冬季后鹵水中的70%以上十 水芒硝優先從鹵水中析出，從而迅速帶出大量結晶水，隨著溫度繼續降低和結晶水的析出， 硼砂、氯化鈉、氯化鉀等也以含水鹽或簡單鹽的形式析出，由于這些鹽的析出鹵水中鋰離子 濃度迅速上升，控制硫酸根離子的濃度降低到4g/L~7g/L時（最好為6g/L~7g/L)，鹵水中 鋰離子濃度迅速上升至2.6g/L~3.5g/L，固液分離后得到富鋰碳酸鹽鹵水，該富鋰碳酸鹽 鹵水可用于加熱或升溫后制備高品位的碳酸鋰精礦。這里，硫酸根離子的濃度最好控制在 6g/L~7g/L時，且待鹵水中鋰離子濃度上升至2.6g/L~3.5g/L，進行固液分離，得到的富鋰 碳酸鹽鹵水，后續制備碳酸鋰精礦時候獲得的碳酸鋰收率會更高。
[0022] (4)利用太陽能升溫系統，將鹵水B自上而下噴出，同時將100°C~200°C的熱空氣 在鹵水B的下方自下而上導入（當然也可水平或向上傾斜導入），使得鹵水B和熱空氣相對流 動充分進行熱交換，快速換熱、快速升溫后保溫處理，從而快速得到碳酸鋰結晶體，大大提 升碳酸鋰的析出速率。另外，通過限制升溫系統中水量的蒸發率低于10%，得到的碳酸鋰精 礦的品位達到90%以上。
[0023] (5)利用溫棚池作為升溫系統，由于溫棚池底部的梯度結構特征，使得低溫富鋰碳 酸鹽型鹵水進入溫棚池后快速換熱、快速升溫，從而快速得到碳酸鋰結晶體，大大提升碳酸 鋰的析出速率。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發 明進行詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定 本發明。
[0025] 本發明針對青藏高原社會經濟和自然狀態特征，提出利用自然能、鹵水組成實現 碳酸鹽型鹽湖生產多種礦物的方法，為說明該方法的可行性，以結則茶卡的利用為實例，可 以理解，該發明不僅適用于結則茶卡的開發，也適用于具有相似環境條件下的鹽湖資源的 開發。
[0026] 下面分步驟描述本發明的從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法。
[0027] 第一步，碳酸鹽型原始鹵水A在秋季之前，進行蒸發濃縮，并根據環境條件的變化， 不斷向蒸發濃縮鹵水中導入淡水或稀鹵水以調節鋰離子濃度，使得鋰離子不以礦物形式析 出，當鹵水中鋰離子濃度達到1.2g/L~1.8g/L時，將鹵水導入深度大于或等于2m的深池鹽 田中繼續蒸發濃縮，在將鹵水導入深池過程中該鹵水先經過一個堆放有脫水芒硝的鹽池， 控制進入深池鹵水中硫酸根離子的濃度20g/L~30g/L，并在該蒸發過程中不斷向深池鹽田 中導入淡水或稀鹵水以調節鋰離子濃度，使得鋰離子不以礦物形式析出。
[0028]原始鹵水A進行蒸發、濃縮過程后可以使其通過堆放有脫水芒硝的鹽田，同時檢測 鹵水中硫酸根離子的濃度，（避免濃度過高或過低）。脫水芒硝在本步驟中加入使得鹵水在 流經脫水芒硝的過程中，脫水芒硝吸收鹵水中的水份，逐漸轉變成十水芒硝，同時有部分脫 水芒硝溶解進入鹵水中，后續冬季凍硝過程十水芒硝高效率析出，帶出大量結晶水，迅速提 升鋰富集速度，從而使得整個工藝時間縮短2個月以上。脫水芒硝可以為冷凍結晶析出的十 水芒硝經過風化后脫水得到的無水芒硝或部分脫水芒硝。這些芒硝可利用碳酸鹽齒水處理 過程鹽田自行生產的芒硝，無需外購。鹽田自行生產的芒硝無需特別處理，只需直接堆積在 某處，經過自然風化脫水，無論是完全脫水或部分脫水，均可用在本步驟中。脫水芒硝加入 過程，控制硫酸根離子的濃度范圍是關鍵。脫水芒硝加入過多會使得硫酸根離子增多容易 導致產生硫酸鋰復合鹽，從而影響后續富集鋰離子。而脫水芒硝加入量不夠，在后續凍硝過 程，十水芒硝析出率低會影響蒸發濃縮速度，延緩富集鋰過程的速度。
[0029] 上述當鋰離子濃度達到1.2g/L~1.8g/L時導入深池鹽田的過程說明如下：首先， 經過大量試驗驗證鋰離子的最佳濃度為1.5g/L，實際生產過程鋰離子濃度接近1.5g/L均可 獲得較佳效果，例如1.45g/L~1.55g/L之間均是較佳條件。其次，實際生產過程中，根據季 節不同，環境溫度的高低，需要控制的鋰離子濃度可以有變化。待到季節轉入秋季，雖然是 秋季，但環境溫度或許不是穩定狀態，即，環境溫度可能較高，也可能較低，應該以實際當中 鹵水的溫度來控制何時導入深池鹽田。總結實驗規律發現，當季節轉入秋季，環境溫度較 高，鹵水最低溫度在5°C以上時，可將鋰離子濃度控制在接近1.2g/L導入深池鹽田，例如， 1.2g/L~1.5g/L;當季節轉入秋季，環境溫度較低，可將鋰離子濃度控制在接近1.8g/L導入 深池鹽田，例如，1.5g/L~1.8g/L。無論高原季節變化過程中環境溫度如何變化，控制鋰離 子濃度為哪個范圍的依據是鋰不以碳酸鋰礦物的形式析出。
[0030] 所述第一步中的稀鹵水采用碳酸鹽型原始鹵水，其中鋰離子濃度接近〇.16g/L;或 采用從碳酸鹽型原始鹵水蒸發濃縮到一定階段，其中鋰離子濃度小于1.2g/L的鹵水。本專 利申請上下文所提及的稀鹵水均為本段所定義的稀鹵水。
[0031] 高原地區春夏季環境溫度為-10°c~20°C，秋冬季環境溫度為-30°c~0°C。
[0032] 碳酸鹽型鹽湖原始鹵水的組成如下表一所示：
[0033] 表一碳酸鹽型鹽湖原始鹵水的組成
[0036]由上述表一可知:碳酸鹽型鹽湖原始鹵水A的組成為:B2O3為0.1~3g/L，Li為0.1~ 2g/L，K為 1 ~30g/L，Na為 10 ~120g/L，Mg為0.01 ~20g/L，S〇42-為 1 ~40g/L，C03為 1 ~120g/ L，Br為0.01~0.50g/L，Cl為20~300g/L。
[0037] 在全年的大部分時間中，都可以將高原碳酸鹽型鹽湖原始鹵水栗入鹽田進行日曬 蒸發。本實施例中，選用結則茶卡湖水，由于該湖湖水比較淡（即淡水含量高），為避免結冰 影響操作，應盡量避免在冬季取鹵。因此，本實施例中，在春夏季節取鹵水進行試驗操作。表 二給出了結則茶卡某鹽田鹵水2014~2015年現場蒸發數據。
[0038] 表二結則茶卡鹽田鹵水蒸發液相組成
[0040]
[0041] 結合到具體實驗中，參見表二，2014年2月11日取結則茶卡某鹽田鹵水分析，鋰離 子初始濃度為〇.24g/L，從此日起開始日曬蒸發，隨著時間的推移，鋰離子濃度隨著鹵水的 不斷蒸發而逐漸上升，當到了2014.9.20~2014.11.8期間，鋰離子濃度大約上升到了 1.2g/ L~1.8g/L范圍，導入深度大于或等于2m的深池鹽田中，繼續蒸發濃縮。
[0042] 脫水芒硝添加的階段可以是2014.-7.12~2014.11.8期間，添加的具體過程可以 是(但不限于）：將脫水芒硝堆積到一個處理池入口處，將鋰離子濃度1.2g/L~1.8g/L范圍 的富集碳酸鹽型鹵水沖過脫水芒硝之后進入處理池，檢測處理池中硫酸根離子的濃度，從 而控制脫水芒硝的加入量，脫水芒硝加入過多會使得硫酸根離子增多容易導致產生硫酸鋰 復合鹽，從而影響后續富集鋰離子。而脫水芒硝加入量不夠，在后續凍硝過程，十水芒硝析 出率低會影響蒸發濃縮速度，延緩富集鋰過程的速度。因此本階段，控制硫酸根離子的濃度 為多少范圍是關鍵。
[0043]根據氣溫變化情況以及濃縮鹵水中鋰離子濃度，可以在進入深池鹽田之前將濃縮 鹵水導入深度小于等于〇.5m的淺池鹽田中繼續蒸發濃縮，或者直接導入到深池鹽田中蒸發 濃縮。根據鹽湖地區每年季節溫度變化情況而定，當季節轉入秋季，氣溫開始降低時，鹵水 最低溫度在〇°C_5°C，鋰離子濃度接近1.2g/L(1.2g/L~1.5g/L)的鹵水先導入深度小于或 等于0.5m的淺池鹽田中繼續蒸發濃縮，蒸發至鹵水中鋰離子濃度接近1.8g/L( 1.5g/L~ 1.8g/L)時導入深池鹽田中；
[0044] 當季節轉入秋季，但是環境溫度較低時，鹵水最低溫度在0°C以下，將鋰離子含量 控制在接近1.8g/L( 1.5g/L~1.8g/L)的鹵水直接導入深池鹽田中蒸發濃縮。
[0045] 當季節處于秋季，環境溫度較高，鹵水最低溫度在5°C以上時，將鋰離子濃度控制 在接近1.2g/L( 1.2g/L~1.5g/L)的鹵水直接導入深池鹽田。
[0046] 第二步，隨著季節轉入高原地區的冬季，環境溫度為-15°C~-5 °C時，大量十水芒 硝優先析出，隨著溫度繼續降低和結晶水的析出，硼砂、氯化鈉、氯化鉀也以含水鹽或簡單 鹽的形式析出，在此情況下，鹵水中鋰離子濃度迅速上升，以鹵水中硫酸根離子濃度為控制 指標，當硫酸根離子的濃度降低到4g/L~7g/L時，齒水中鋰離子濃度迅速上升至2.6g/L~ 3.5g/L，固液分離后得到富鋰碳酸鹽鹵水B和芒硝礦。
[0047]芒硝礦以十水芒硝為主，質量含量占70%~90%以上，其余混雜有少量硼砂、氯化 鈉、氯化鉀。
[0048]優選地，硫酸根離子的濃度最好控制在6g/L~7g/L時，且待鹵水中鋰離子濃度上 升至2.6g/L~3.5g/L，進行固液分離，得到的富鋰碳酸鹽鹵水，后續制備碳酸鋰精礦時候獲 得的碳酸鋰收率會更高。
[0049] 結合到具體試驗中，如表二所示，2014年12月14日~2015年1月28日之間的鹵水中 鋰離子濃度均大于2.6g/L且小于3.5g/L，例如，3.36g/L，3.39g/L;有些更是超過3.5g/L，在 其他實驗中發現，鹵水中鋰離子濃度可以達到3.9g/L。這樣的富鋰碳酸鹽鹵水通過升溫處 理可獲得高品位的碳酸鋰精礦。
[0050] 第三步，將第二步得到的富鋰碳酸鹽鹵水B導入升溫系統中升溫至20°C~60°C，析 出碳酸鋰精礦，該碳酸鋰精礦的品位在60%以上。優選溫度控制在40°C~50°C，最好接近45 Γ。
[0051] 所述升溫系統可以是太陽能升溫系統，溫棚池或太陽池。
[0052]當采用太陽能升溫系統時，鹵水B的升溫過程包括以下步驟:首先，將鹵水B在太陽 能升溫系統中自上而下噴出，同時將l〇〇°C~200°C的熱空氣與所述鹵水B相向或相交的方 式導入，使得鹵水B和熱空氣以相對或相交運動的形式進行熱交換，從而鹵水溫度迅速上升 至20°C~60°C并流入保溫池中；其次，將所述鹵水在保溫池中保溫2~48小時，不斷析出碳 酸鋰，待鹵水中鋰離子濃度降至lg/L~2g/L時固液分離得到碳酸鋰精礦。
[0053]通過限制太陽能升溫系統中水量的蒸發率低于10%，得到的碳酸鋰精礦的品位達 到90%以上。如在鹵水進入前加入部分淡鹵水稀釋或在升溫過程中噴霧加入淡水，也可在 保溫池中加入淡水。
[0054]當采用溫棚池作為升溫系統時，提供一溫棚池，該溫棚池包括池體及封閉該池體 的透光罩，沿該池體的長度方向，該池體的寬度逐漸減小，且該池體的深度逐漸增加，該溫 棚池內的溫度比外界溫度高20°C~50°C ;在秋冬季節且環境溫度-30°C~0°C時，將鹵水B沿 所述溫棚池的長度方向且自池體的寬度大的一端導入所述溫棚池，所述鹵水B在該溫棚池 的池體的寬度大且深度淺的區域進行快速換熱、快速升溫，并快速析出碳酸鋰，當鹵水B到 達該溫棚池的池體的寬度小且深度深的區域，鹵水B經過充分換熱溫度達到穩定，并析出大 量碳酸鋰，待鹵水中鋰濃度降至lg/L~2g/L時固液分離得到碳酸鋰精礦。
[0055]與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0056] (1)本發明以碳酸鹽型原始鹵水為基礎，通過控制蒸發進程來實現快速富集鋰離 子的目的，完全利用碳酸鹽型鹽湖鹵水中自身的元素，未額外引入任何其他試劑，實現清 潔、環保式生產，擺脫了對其它資源的依賴。
[0057] (2)在蒸發濃縮到鋰離子濃度達到1.2g/L~1.8g/L后進入深池鹽田前階段加入脫 水芒硝，并使脫水芒硝溶解到鹵水中，并控制鹵水中硫酸根離子濃度，避免硫酸根過多后續 產生硫酸鋰復鹽，該過程的控制結果使得后續冬季凍硝過程十水芒硝高效率析出，70%~ 90 %以上芒硝析出，從而使得整個工藝時間縮短2個月以上。
[0058] (3)關于中間過程中鋰離子濃度控制的關鍵點。當蒸發至鋰離子濃度到1.2g/L~ 1.8g/L這一范圍，并在蒸發過程中，根據現場環境溫度的變化情況，通過加入稍稀鹵水調整 鋰離子濃度，靈活控制鹽田鹵水的蒸發進程。將濃縮鹵水中的鋰離子濃度控制在1.2g/L~ 1.8g/L這一范圍，使其在鹽田蒸發過程不成鹽，將此情況一直延續到季節轉入秋冬季，將鹵 水導入深池鹽田中繼續蒸發濃縮，環境溫度不斷降低，70%以上水芒硝優先從鹵水中析出， 從而迅速帶出大量結晶水，隨著溫度繼續降低和結晶水的析出，硼砂、氯化鈉、氯化鉀等也 以含水鹽或簡單鹽的形式析出，由于這些鹽的析出鹵水中鋰離子濃度迅速上升，控制硫酸 根離子的濃度降低到4g/L~7g/L時（最好為6g/L~7g/L)，鹵水中鋰離子濃度迅速上升至 2.6g/L~3.5g/L，固液分離后得到富鋰碳酸鹽鹵水，該富鋰碳酸鹽鹵水可用于加熱或升溫 后制備高品位的碳酸鋰精礦。這里，硫酸根離子的濃度最好控制在6g/L~7g/L時，且待鹵水 中鋰離子濃度上升至2.6g/L~3.5g/L，進行固液分離，得到的富鋰碳酸鹽鹵水，后續制備碳 酸鋰精礦時候獲得的碳酸鋰收率會更高。
[0059] (4)利用太陽能升溫系統，將鹵水B自上而下噴出，同時將100°C~200°C的熱空氣 在鹵水B的下方自下而上導入（當然也可水平或向上傾斜導入），使得鹵水B和熱空氣相對流 動充分進行熱交換，快速換熱、快速升溫后保溫處理，從而快速得到碳酸鋰結晶體，大大提 升碳酸鋰的析出速率。另外，通過限制升溫系統中水量的蒸發率低于10%，得到的碳酸鋰精 礦的品位達到90%以上。
[0060] (5)利用溫棚池作為升溫系統，由于溫棚池底部的梯度結構特征，使得低溫富鋰碳 酸鹽型鹵水進入溫棚池后快速換熱、快速升溫，從而快速得到碳酸鋰結晶體，大大提升碳酸 鋰的析出速率。
[0061] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種從高原碳酸鹽型鹵水中制備碳酸鋰的方法，其包括步驟： 第一步，碳酸鹽型原始鹵水A在秋季之前，進行蒸發濃縮，并根據環境條件的變化，不斷 向蒸發濃縮鹵水中導入淡水或稀鹵水以調節鋰離子濃度，使得鋰離子不以礦物形式析出， 當鹵水中鋰離子濃度達到1.2g/L~1.8g/L時，將鹵水導入深度大于或等于2m的深池鹽田中 繼續蒸發濃縮，； 第二步，隨著季節轉入高原地區的冬季，環境溫度為_15°C~-5 °C時，大量十水芒硝優 先析出，隨著溫度繼續降低和結晶水的析出，硼砂、氯化鈉、氯化鉀也以含水鹽或簡單鹽的 形式析出，在此情況下，鹵水中鋰離子濃度迅速上升，以鹵水中硫酸根離子濃度為控制指 標，當硫酸根離子的濃度降低到4g/L~7g/L時，鹵水中鋰離子濃度迅速上升至2.6g/L~ 3.5g/L，固液分離后得到富鋰碳酸鹽鹵水B和芒硝礦； 第三步，將第二步得到的富鋰碳酸鹽鹵水B導入升溫系統中升溫至20°C~60°C，析出碳 酸鋰精礦，該碳酸鋰精礦的品位在60 %以上。2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，在將鹵水導入深池鹽田過程 中該鹵水先經過一個堆放有脫水芒硝的鹽池，控制進入深池鹽田鹵水中硫酸根離子的濃度 20g/L~30g/L。3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步中，當鹵水中鋰離子濃度接近 1.5g/L時，將鹵水導入所述深度大于或等于2m的深池鹽田中繼續蒸發濃縮。4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，當季節處于秋季時，環境溫度 較高，鹵水最低溫度在5 °C以上時，將鋰離子濃度控制在接近1.2g/L導入深池鹽田。5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，當季節處于秋季時，環境溫度 較低，鹵水最低溫度在〇°C以下，將鋰離子濃度控制在接近1.8g/L導入深池鹽田。6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第一步中，當季節轉入秋季，氣溫開始降 低，鹵水最低溫度在〇°C~5°C，將鋰離子濃度在接近1.2g/L的鹵水先導入深度小于或等于 0.5m的淺池鹽田中繼續蒸發濃縮，蒸發至鹵水中鋰離子濃度接近1.8g/L時導入深池。7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中鹵水B導入的升溫系統為太陽 能升溫系統，在該太陽能升溫系統中升溫過程包括以下步驟： 將鹵水B在太陽能升溫系統中自上而下噴出，同時將100 °C~200 °C的熱空氣與所述鹵 水B相向或相交的方式導入，使得鹵水B和熱空氣以相對或相交運動的形式進行熱交換，從 而鹵水溫度迅速上升至20°C~60°C并流入保溫池中； 將所述鹵水在保溫池中保溫2~48小時，不斷析出碳酸鋰，待鹵水中鋰離子濃度降至 lg/L~2g/L時固液分離得到碳酸鋰精礦。8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中鹵水B導入的升溫系統為溫棚 池，在該溫棚池中升溫過程包括以下步驟： 提供一溫棚池，該溫棚池包括池體及封閉該池體的透光罩，沿該池體的長度方向，該池 體的寬度逐漸減小，且該池體的深度逐漸增加，該溫棚池內的溫度比外界溫度高20°C~50 °C； 在秋冬季節且環境溫度-30°C~(TC時，將鹵水B沿所述溫棚池的長度方向且自池體的 寬度大的一端導入所述溫棚池，所述鹵水B在該溫棚池的池體的寬度大且深度淺的區域進 行快速換熱、快速升溫，并快速析出碳酸鋰，當鹵水B到達該溫棚池的池體的寬度小且深度 深的區域，鹵水B經過充分換熱溫度達到穩定，并析出大量碳酸鋰，待鹵水中鋰濃度降至lg/ L~2g/L時固液分離得到碳酸鋰精礦。9. 如權利要求1或7或8所述的方法，其特征在于:所述第三步中鹵水B在升溫系統中升 溫至40°C~50°C。10. 如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述第三步中，通過限制升溫系統中水量的 蒸發率低于10%，得到的碳酸鋰精礦的品位達到90%以上。
【文檔編號】C02F9/10GK105883862SQ201610212616
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】董亞萍, 李武, 曾云, 朱賢麟, 劉鑫, 胡斌, 李東東, 高丹丹, 邊紹菊, 彭嬌玉, 楊小平, 黃維農
【申請人】中國科學院青海鹽湖研究所, 西藏國能礦業發展有限公司