《提鋰工藝》ppt課件

1、報(bào)告人：王妮報(bào)告人：王妮2021.12.概略概略提鋰工藝提鋰工藝思索思索.概略概略自然界中的鋰資源主要賦存于花崗偉晶巖型礦床、鹽自然界中的鋰資源主要賦存于花崗偉晶巖型礦床、鹽湖鹵水、海水及地?zé)崴?；湖鹵水、海水及地?zé)崴?；?jù)統(tǒng)計(jì)據(jù)統(tǒng)計(jì),已查明的全球鋰資源超越已查明的全球鋰資源超越 1300 萬萬 t( 折金屬折金屬鋰鋰源于美國地質(zhì)勘源于美國地質(zhì)勘 探探 局局 ( United States Geological Survey，簡，簡 稱稱USGS)鹽湖鹵水鋰資源儲鹽湖鹵水鋰資源儲量約占鋰資源總量的量約占鋰資源總量的70 80% , 因此鹽湖鹵水提鋰將因此鹽湖鹵水提鋰將成為鋰鹽消費(fèi)的主攻方向；成

2、為鋰鹽消費(fèi)的主攻方向；縱觀國內(nèi)外從鹽湖鹵水中提取鋰鹽的工藝技術(shù)方法縱觀國內(nèi)外從鹽湖鹵水中提取鋰鹽的工藝技術(shù)方法, 歸納起來主要有沉淀法、溶液萃取法、離子交換吸附歸納起來主要有沉淀法、溶液萃取法、離子交換吸附法、碳化法、煅燒浸取法、許氏法、鹽析法、納濾膜法、碳化法、煅燒浸取法、許氏法、鹽析法、納濾膜分別法、結(jié)晶法和電滲析法等分別法、結(jié)晶法和電滲析法等.1.1 提鋰方法提鋰方法3、離子交換吸附法2、沉淀法、離子交換吸附法、溶劑萃取法1、硫酸鉀法、硫酸法、石灰法3、海水2、鹽湖鹵水1、礦石.提鋰工藝提鋰工藝沉淀法沉淀法碳酸鈉沉淀法適用于低鎂鋰比的鹽湖鹵水碳酸鈉沉淀法適用于低鎂鋰比的鹽湖鹵水 碳酸鈉沉

3、淀法是利用太陽能將含鋰鹵水在蒸發(fā)池中自碳酸鈉沉淀法是利用太陽能將含鋰鹵水在蒸發(fā)池中自然蒸發(fā)濃縮然蒸發(fā)濃縮,鋰含量到達(dá)適當(dāng)濃度后鋰含量到達(dá)適當(dāng)濃度后,用石灰除去剩余用石灰除去剩余的鎂雜質(zhì)的鎂雜質(zhì),然后參與碳酸鈉使鋰以碳酸鋰的方式析出，然后參與碳酸鈉使鋰以碳酸鋰的方式析出，原理如下：原理如下：.沉淀法沉淀法鋁酸鹽沉淀適用于高鎂鋰比的鹽湖鹵水鋁酸鹽沉淀適用于高鎂鋰比的鹽湖鹵水 鋁酸鹽沉淀主要是利用無定型氫氧化鋁對鋁酸鹽沉淀主要是利用無定型氫氧化鋁對LiCl進(jìn)展高進(jìn)展高選擇性吸附選擇性吸附,再對沉淀進(jìn)展焙燒和浸取再對沉淀進(jìn)展焙燒和浸取,到達(dá)初步除鎂到達(dá)初步除鎂提鋰的目的；提鋰的目的； 弊端是存在鋁酸鈉

4、碳酸化液、焙燒浸取液蒸發(fā)能耗高、弊端是存在鋁酸鈉碳酸化液、焙燒浸取液蒸發(fā)能耗高、純堿耗費(fèi)量大等問題純堿耗費(fèi)量大等問題.提鋰工藝提鋰工藝. 沉淀法沉淀法 針對碳酸鹽沉淀法適用于低鎂鋰比的鹽湖鹵水的現(xiàn)狀，針對碳酸鹽沉淀法適用于低鎂鋰比的鹽湖鹵水的現(xiàn)狀，有人用新方法實(shí)現(xiàn)了對高鎂鋰比鹽湖鹵水的提?。河腥擞眯路椒▽?shí)現(xiàn)了對高鎂鋰比鹽湖鹵水的提?。蝴u水在鹵水在40100溫控條件下使其到達(dá)過飽和形狀，溫控條件下使其到達(dá)過飽和形狀，然后抽入到帶攪拌器的振蕩分別塔中然后抽入到帶攪拌器的振蕩分別塔中; 參與化學(xué)計(jì)量的碳酸鈉，同時(shí)開動攪拌器及振蕩器，參與化學(xué)計(jì)量的碳酸鈉，同時(shí)開動攪拌器及振蕩器，振蕩振蕩510min

5、后靜置，直至察看到鋰鎂碳酸鹽有明后靜置，直至察看到鋰鎂碳酸鹽有明顯的分界面后，運(yùn)用離心機(jī)同步分別碳酸鎂和碳酸鋰顯的分界面后，運(yùn)用離心機(jī)同步分別碳酸鎂和碳酸鋰粗品；粗品；精制碳酸鋰粗品得到碳酸鋰產(chǎn)品精制碳酸鋰粗品得到碳酸鋰產(chǎn)品.提鋰工藝提鋰工藝.提鋰工藝提鋰工藝沉淀法沉淀法已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明：已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明： 在超聲振蕩和微波條件下在超聲振蕩和微波條件下,反響溫度反響溫度Topt=55 ,反響反響時(shí)間時(shí)間=2 h,pH=4.5時(shí)沉鋰率最高時(shí)沉鋰率最高,且采用浸透方式鋁且采用浸透方式鋁鹽溶液和氫氧化鈉溶液同時(shí)加料加料有助于提高鋰鹽溶液和氫氧化鈉溶液同時(shí)加料加料有助于提高鋰的沉淀率；的沉淀率；.

6、提鋰工藝提鋰工藝. 除了常見的碳酸鹽沉淀法和鋁酸鹽沉淀法外，還有：除了常見的碳酸鹽沉淀法和鋁酸鹽沉淀法外，還有：氨和碳酸氫銨兩段沉鎂提鋰法、磷酸鹽沉淀法、聚磷氨和碳酸氫銨兩段沉鎂提鋰法、磷酸鹽沉淀法、聚磷酸銨沉淀法、硼鋰共沉淀法、硼鎂共沉淀法、水合硫酸銨沉淀法、硼鋰共沉淀法、硼鎂共沉淀法、水合硫酸鋰結(jié)晶沉淀法酸鋰結(jié)晶沉淀法提鋰工藝提鋰工藝.離子交換吸附法適用于高鎂鋰比型離子交換吸附法適用于高鎂鋰比型 吸附法是運(yùn)用對吸附法是運(yùn)用對 Li有較高選擇性的吸附劑來吸附有較高選擇性的吸附劑來吸附Li，再洗脫再洗脫Li，到達(dá)分別，到達(dá)分別Li與其它雜質(zhì)離子的目的，適用與其它雜質(zhì)離子的目的，適用于從高鎂低鋰

7、型的鹽湖鹵水提鋰過程，具有工藝簡單、于從高鎂低鋰型的鹽湖鹵水提鋰過程，具有工藝簡單、選擇性好、回收率高、對環(huán)境無污染等特點(diǎn)選擇性好、回收率高、對環(huán)境無污染等特點(diǎn)提鋰工藝提鋰工藝.離子交換吸附法離子交換吸附法無機(jī)離子交換吸附法無機(jī)離子交換吸附法常見吸附劑：金屬氧化物吸附劑常見吸附劑：金屬氧化物吸附劑(如如Al2O3)和水合金和水合金屬氧化物吸附劑屬氧化物吸附劑(如如Al2O3xH2O)、離子篩型吸附劑、離子篩型吸附劑、層狀吸附劑、復(fù)合銻酸鹽吸附劑和鋁酸鹽吸附劑；層狀吸附劑、復(fù)合銻酸鹽吸附劑和鋁酸鹽吸附劑；前景最好的鋰吸附劑是二氧化錳前景最好的鋰吸附劑是二氧化錳, 該方法是先將鋰鹽該方法是先將鋰鹽

8、與錳氧化物反響生成具有立方尖晶石構(gòu)造的鋰錳氧化與錳氧化物反響生成具有立方尖晶石構(gòu)造的鋰錳氧化物前驅(qū)體物前驅(qū)體, 它經(jīng)過酸除去晶格中的它經(jīng)過酸除去晶格中的Li+ 而轉(zhuǎn)變?yōu)榧饩D(zhuǎn)變?yōu)榧饩瘶?gòu)造的構(gòu)造的K- MnO2, K- MnO2 再吸附鹽湖鹵水中的再吸附鹽湖鹵水中的Li+ 復(fù)原為正尖晶石構(gòu)造的鋰錳氧化物復(fù)原為正尖晶石構(gòu)造的鋰錳氧化物,再用酸洗脫提取鋰再用酸洗脫提取鋰離子離子, 適用于礦化度高、適用于礦化度高、Ca2+ 和和Mg2+ 濃度大的鹵水，濃度大的鹵水，原理如下；原理如下；存在的弊端：造粒和溶損呵斥實(shí)踐的吸附量和實(shí)際的存在的弊端：造粒和溶損呵斥實(shí)踐的吸附量和實(shí)際的差別較大差別較大提鋰

9、工藝提鋰工藝.離子交換吸附法離子交換吸附法有機(jī)離子交換吸附法有機(jī)離子交換吸附法 有機(jī)吸附劑存在以下缺陷：有機(jī)吸附劑存在以下缺陷：螯合樹脂對螯合樹脂對Li+有特殊的選擇吸附性有特殊的選擇吸附性,但但Li+的解的解析困難析困難;螯合樹脂本錢極高螯合樹脂本錢極高,難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)消費(fèi)難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)消費(fèi);有機(jī)載體抗有機(jī)載體抗Cl-腐蝕才干較差腐蝕才干較差. 有機(jī)物大多為高分子螯合物，分子量大構(gòu)造復(fù)有機(jī)物大多為高分子螯合物，分子量大構(gòu)造復(fù)雜，性質(zhì)不穩(wěn)定，故有機(jī)離子交換吸附法的運(yùn)雜，性質(zhì)不穩(wěn)定，故有機(jī)離子交換吸附法的運(yùn)用不及無機(jī)離子交換吸附法廣用不及無機(jī)離子交換吸附法廣.提鋰工藝提鋰工藝.離子交換吸

10、附法離子交換吸附法 以以TiO2為原料，經(jīng)過滲入鋰，經(jīng)高溫?zé)崃W(xué)為原料，經(jīng)過滲入鋰，經(jīng)高溫?zé)崃W(xué)重結(jié)晶并用酸換型合成偏鈦酸型鋰離子記憶交重結(jié)晶并用酸換型合成偏鈦酸型鋰離子記憶交換體，這種偏鈦酸型鋰離子記憶交換體的飽和換體，這種偏鈦酸型鋰離子記憶交換體的飽和交換量為交換量為2914mg/g以以TiO2計(jì)。該交換體計(jì)。該交換體對鋰具有對鋰具有“篩效應(yīng)，對鋰的選擇性很高，適篩效應(yīng)，對鋰的選擇性很高，適宜低濃度鹵水提鋰，反響機(jī)理如下：宜低濃度鹵水提鋰，反響機(jī)理如下： SO代表交換體骨架代表交換體骨架提鋰工藝提鋰工藝.碳化法主要是提純鋰鹽碳化法主要是提純鋰鹽原理：原理： 以工業(yè)碳酸鋰為原料，與去離子水混

11、合成以工業(yè)碳酸鋰為原料，與去離子水混合成水溶液料漿，投入高壓釜并通入高純水溶液料漿，投入高壓釜并通入高純CO2氣體；過濾后將濾液依次經(jīng)過離子交換樹氣體；過濾后將濾液依次經(jīng)過離子交換樹脂，然后攪拌加熱除去脂，然后攪拌加熱除去CO2氣體；再經(jīng)降氣體；再經(jīng)降溫，過濾出沉淀，然后在適當(dāng)?shù)臏囟认潞鏈?，過濾出沉淀，然后在適當(dāng)?shù)臏囟认潞娓傻玫郊兌却笥诟傻玫郊兌却笥?9.99%的高純的高純LiCO3產(chǎn)品產(chǎn)品 碳化反響：碳化反響： 得到碳酸鋰沉淀反響：得到碳酸鋰沉淀反響：提鋰工藝提鋰工藝.碳化法碳化法影響要素：影響要素： Li2CO3的碳化率隨的碳化率隨CO2壓力、氣流大壓力、氣流大小、攪拌速度的增大而增大小、

12、攪拌速度的增大而增大;隨反響溫度、隨反響溫度、固體濃度、顆粒粒徑、物料填充度的增固體濃度、顆粒粒徑、物料填充度的增大而減小，碳化過程受化學(xué)反響的影響；大而減小，碳化過程受化學(xué)反響的影響；最正確工藝參數(shù)：碳化壓力最正確工藝參數(shù)：碳化壓力600650KPa，碳化溫度，碳化溫度3040，母液流，母液流出速度出速度120140g/h，分解攪拌速度，分解攪拌速度30r/s以上，碳酸鋰純度以上，碳酸鋰純度99.991%；提鋰工藝提鋰工藝.提鋰工藝提鋰工藝壓力、固體質(zhì)量壓力、固體質(zhì)量濃度、溫度、粒濃度、溫度、粒徑對提鋰的影響；徑對提鋰的影響；pH的變化可以的變化可以反映碳化的過程反映碳化的過程.溶液萃取法溶

13、液萃取法原理：利用有機(jī)溶劑對鋰的特殊萃取性能到原理：利用有機(jī)溶劑對鋰的特殊萃取性能到達(dá)提鋰的目的，該方法可以有效地分別堿金達(dá)提鋰的目的，該方法可以有效地分別堿金屬和堿土金屬，運(yùn)用該方法提鋰的關(guān)鍵是找屬和堿土金屬，運(yùn)用該方法提鋰的關(guān)鍵是找到適宜的萃取劑；到適宜的萃取劑；萃取劑主要有：醇、酮及萃取劑主要有：醇、酮及-雙酮類、有機(jī)磷雙酮類、有機(jī)磷類、季胺鹽類、季胺鹽-偶氮離子螯合偶氮離子螯合-締合類、冠醚類、締合類、冠醚類、肽菁類等五大類萃取劑及萃取體系；肽菁類等五大類萃取劑及萃取體系；弊端：溶劑萃取法本錢偏高、另外萃取劑損弊端：溶劑萃取法本錢偏高、另外萃取劑損失和設(shè)備腐蝕等失和設(shè)備腐蝕等.提鋰工藝

14、提鋰工藝.煅燒浸取法煅燒浸取法適宜于高鎂鋰比的鹽湖鹵水；適宜于高鎂鋰比的鹽湖鹵水；該法以提鉀、提硼后的富鋰鹵水為原料，先日該法以提鉀、提硼后的富鋰鹵水為原料，先日曬蒸發(fā)去除曬蒸發(fā)去除50%的水，得到含鋰四水氯化鎂的水，得到含鋰四水氯化鎂后經(jīng)過噴霧枯燥、高溫煅燒等步驟得到含鋰后經(jīng)過噴霧枯燥、高溫煅燒等步驟得到含鋰氧化鎂；然后加水洗滌、過濾、浸取鋰。再氧化鎂；然后加水洗滌、過濾、浸取鋰。再除鈣鎂等雜質(zhì)，再蒸發(fā)，最后參與純堿沉淀、除鈣鎂等雜質(zhì)，再蒸發(fā)，最后參與純堿沉淀、烘干后可得到碳酸鋰產(chǎn)品；烘干后可得到碳酸鋰產(chǎn)品；該法提鋰有利于鋰鎂等資源的綜合利用，原料該法提鋰有利于鋰鎂等資源的綜合利用，原料耗費(fèi)

15、較少耗費(fèi)較少; 但鎂的脫除會使流程趨向于復(fù)雜，但鎂的脫除會使流程趨向于復(fù)雜，且消費(fèi)過程中設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，水量蒸發(fā)較大且消費(fèi)過程中設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，水量蒸發(fā)較大.提鋰工藝提鋰工藝.電滲析法選擇性半透膜法電滲析法選擇性半透膜法原理：膜的選擇性透過和電滲析原理：膜的選擇性透過和電滲析 經(jīng)過一級或多級電滲析器，利用一價(jià)選擇性離子交換經(jīng)過一級或多級電滲析器，利用一價(jià)選擇性離子交換膜進(jìn)展循環(huán)延續(xù)式、延續(xù)部分循環(huán)式或者是批量循膜進(jìn)展循環(huán)延續(xù)式、延續(xù)部分循環(huán)式或者是批量循環(huán)式濃縮鋰，得到富鋰低鎂鹵水，再深度除雜、精環(huán)式濃縮鋰，得到富鋰低鎂鹵水，再深度除雜、精制濃縮制取鋰鹽；制濃縮制取鋰鹽；該方法鋰的回收率達(dá)該方法鋰

16、的回收率達(dá)80%多以上；多以上；弊端：膜的造價(jià)本錢高弊端：膜的造價(jià)本錢高.提鋰工藝提鋰工藝.鹽析法：鹽析法： 根據(jù)根據(jù) LiCl和和MgCl2在在HCl水溶液中溶解度的不同，水溶液中溶解度的不同，可用可用 HCl 鹽析鹵水中的鹽析鹵水中的 MgCl2而提取而提取 LiCl ，因此亦，因此亦稱稱“氯化氫鹽析法氯化氫鹽析法 該法需先進(jìn)展?jié)饪s處置而且處置過程需在封鎖條件該法需先進(jìn)展?jié)饪s處置而且處置過程需在封鎖條件下進(jìn)展，鋰的回收率也不高故實(shí)踐運(yùn)用不大下進(jìn)展，鋰的回收率也不高故實(shí)踐運(yùn)用不大.提鋰工藝提鋰工藝.許氏法泵吸法：許氏法泵吸法：適用于蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量的干旱、半干旱地域適用于蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量

17、的干旱、半干旱地域,即即干旱少雨、年日照時(shí)間長且有大量的空間地域中國西干旱少雨、年日照時(shí)間長且有大量的空間地域中國西北地域；北地域；“許氏法在確定消費(fèi)規(guī)模后許氏法在確定消費(fèi)規(guī)模后,需一次性興建需一次性興建“原地原地化學(xué)反響池化學(xué)反響池(各級蒸發(fā)池、蒸發(fā)槽、鋰鹵水貯藏池各級蒸發(fā)池、蒸發(fā)槽、鋰鹵水貯藏池),建筑反響池要求高，故該法的實(shí)踐應(yīng)意圖義也不大建筑反響池要求高，故該法的實(shí)踐應(yīng)意圖義也不大.提鋰工藝提鋰工藝.此外還有納濾膜分別技術(shù)和結(jié)晶法也被運(yùn)用到提鋰方此外還有納濾膜分別技術(shù)和結(jié)晶法也被運(yùn)用到提鋰方面面.納濾膜因遭到納濾膜因遭到Donnan排斥、介電排斥、空間位阻效排斥、介電排斥、空間位阻效應(yīng)

18、以及離子存在方式等要素的影響應(yīng)以及離子存在方式等要素的影響,進(jìn)而導(dǎo)致其分別效進(jìn)而導(dǎo)致其分別效率降低；率降低；結(jié)晶法工藝中無廢液排放結(jié)晶法工藝中無廢液排放,原料硫酸鈉可以回收利用原料硫酸鈉可以回收利用,但是該工藝蒸發(fā)能耗高但是該工藝蒸發(fā)能耗高,同時(shí)母液酸鈉回收不完全同時(shí)母液酸鈉回收不完全,損損耗較嚴(yán)重耗較嚴(yán)重提鋰工藝提鋰工藝.海水的儲鋰量大但是含鋰濃度低是客觀現(xiàn)實(shí)，為了更好的海水的儲鋰量大但是含鋰濃度低是客觀現(xiàn)實(shí)，為了更好的實(shí)現(xiàn)對鋰元素的提取，可以采用多種方法混合運(yùn)用。碳酸實(shí)現(xiàn)對鋰元素的提取，可以采用多種方法混合運(yùn)用。碳酸鹽沉淀法適宜低鎂鋰比的鹽湖鹵水提鋰，吸附法適宜高鎂鹽沉淀法適宜低鎂鋰比的鹽湖鹵水提鋰，吸附法適宜高鎂鋰比型鹽湖鹵水，在實(shí)驗(yàn)過程中可以先對海水進(jìn)展沉淀處鋰比型鹽湖鹵水，在實(shí)驗(yàn)過程中可以先對海水進(jìn)展沉淀處置再吸附；置再吸附；pH值對提鋰過程有影響，可以研討一種溶液緩沖劑在提值對提鋰過程有影響，可以研討一種溶液緩沖劑在提取的過