盐湖卤水镁锂分离及制取碳酸锂工艺研究

摘要

锂是一种重要的战略资源，有着广泛的应用前景。高镁锂比盐湖卤水提取碳酸锂，目前常用的工艺都存在镁锂分离难、资源综合利用率不高和锂提取率不高等缺点。本文以青海东台吉乃尔盐湖的除硼老卤为原料，采用氨法一次沉镁、碳铵二次沉镁、浓缩结晶分离氯化铵、氢氧化钠深度除镁实现镁锂分离，最后用碳酸钠将锂以碳酸锂的形式提取出来。 在查阅文献的基础上，针对高镁锂比盐湖老卤的特点，确定氨法一次沉镁最佳工艺条件：Mg2+浓度95g/L，反应温度控制在75～85℃，晶种添加量与老卤中镁含量比为1:4，反应过程中pH值7左右，游离氨浓度控制在2.5～3.0 mol/L，500ml除硼老卤沉镁所得氢氧化镁洗水量为40ml，氢氧化镁干燥温度为100℃，镁回收率可达88.5％，锂损失率为1.2％。碳酸氢铵二次沉镁最佳工艺条件：反应时间为3.5～4.0h，反应温度为20℃，pH值控制在9.0左右，碳酸氢铵与镁离子的摩尔比为4，镁回收率可达84％，锂损失率为1.4％。通过浓缩结晶分离出氯化铵后得到的溶液中Mg2+、Li+浓度分别为11g/L和33.6g/L，Li+损失率为1.2％。氢氧化钠三次深度除镁最佳工艺条件：1L反应溶液，在NaOH溶液浓度10mol/L，搅拌速度300r/min，加料速度为8 ml/min，pH=12，温度为25℃，反应时间30min，碱耗1.90mol左右，镁基本去除，锂损失率为0.56％。 碳酸钠提锂最佳工艺条件：锂离子的浓度为28g/L，反应时间为70分钟，加料速度为10g/min，碳酸钠用量为理论量的110％，反应温度为90℃，搅拌速度为300r/min，陈化10小时，干燥温度为450℃，锂一次性提取率为94.1％，制得的碳酸锂纯度为99.16％。 综上所述，通过对镁锂分离工艺和碳酸钠提锂工艺研究，很好的解决了高镁锂比盐湖卤水镁锂分离难题，且综合利用了镁锂资源，整个工艺锂的一次性提取率达到90％左右，制得的碳酸锂达到国家工业标准GB 11075-2003中的一级标准。通过对整个实验进行成本估算，此项目具有可观的经济效益，极具工业化前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1金属锂及锂化合物的性质和用途

1.1.1金属锂的性质和用途

1.1.2锂化合物的性质和用途

1.2国内外卤水锂资源及开发现状

1.2.1国内卤水锂资源及开发现状

1.2.2国外卤水锂资源及开发现状

1.3 Li2CO3的生产工艺

1.3.1从矿石中提取Li2CO3生产工艺

1.3.2液体矿提锂的方法

1.4盐湖卤水制备碳酸锂的优势

1.5课题的研究目的、意义和内容

1.5.1课题研究的意义

1.5.2课题研究的内容

第二章实验原料、实验方案论证

2.1实验原料

2.2实验方案论证

2.3实验试剂与实验设备

第三章镁锂分离实验研究

3.1氨法沉镁

3.1.1实验过程及反应装置图

3.1.2单因素实验结果与讨论

3.1.3样品实验结果

3.2碳酸氢铵沉镁

3.2.1实验过程

3.2.2单因素实验结果与讨论

3.2.3含镁复盐样品分析结果

3.3浓缩结晶实验

3.3.1实验过程

3.3.2 NH4Cl、LiCl、MgCl2四元水盐体系溶解度的测定

3.3.2沉镁母液蒸发浓缩实验

3.3.3洗水量的影响

3.4氢氧化钠法除镁

3.4.1氢氧化钠法除镁原理

3.4.2实验过程

3.4.3 NaOH除镁单因素实验

3.4.4 NaOH除镁正交实验

3.4.5最优条件验证

3.4.6洗水量的影响

3.5本章小结

第四章碳酸锂的制备

4.1碳酸钠沉锂原理

4.2实验过程

4.3碳酸钠沉锂单因数试验

4.3.1碳酸钠加料方式的影响

4.3.2加料速度的影响

4.3.3搅拌速度的影响

4.3.4 Li+离子浓度的影响

4.3.5碳酸钠用量的影响

4.3.6反应温度的影响

4.3.7反应时间的影响

4.3.9陈化时间的影响

4.3.10洗水量的影响

4.4沉锂正交实验

4.5最优条件验证

4.6碳酸锂的干燥

4.7样品物相分析结果及讨论

4.8本章小结

第五章联合提取硼、镁、锂工业化试验

5.1工业试验主要研究内容与试验结果

5.1.1含硼、镁、锂卤水的净化预处理

5.1.2硫酸法制硼酸

5.1.3氨法一次沉镁

5.1.4碳铵法二次沉镁

5.1.5二次沉镁母液浓缩结晶

5.1.6氢氧化钠三次深度除镁

5.1.7碳酸锂的制备

5.1.8硼、镁、锂回收率及产品质量

5.2环保分析

5.2.1废渣

5.2.2废水

5.2.3废气

5.3与国内外同类技术比较

5.4结论

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录　分析方法