一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法技術

本發明專利技術公開了一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法，首先在常壓下對碳酸鹽型鹽湖鹵水進行等溫蒸發濃縮，直至出現碳酸鋰；然后采用高壓CO2對鹽湖鹵水進行碳化處理，碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰溶于樣液，并析出部分KHCO3，對該體系進行固液分離，剩余溶液重復上述操作，直至不再析出KHCO3固體；剩余液相放入恒溫箱中等溫蒸發濃縮，KHCO3持續析出，Li

【技術實現步驟摘要】
一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法
本專利技術涉及鹽湖鹵水開發領域，具體涉及一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法。
技術介紹
目前，國際上鹽湖鹵水提鋰產品已占到整個鋰鹽產品的80％以上，因此鹽湖鹵水提鋰已經成為鋰鹽生產的主攻方向。中國鹽湖資源豐富，水化學類型齊全，其中有許多適于開發的鋰鹽湖。硫酸鹽型和氯化物型鋰鹽湖因鎂鋰比太高，在鎂鋰分離技術上還沒有真正突破，鹽湖鋰資源的大規模開發受到嚴重制約。碳酸鹽型鋰鹽湖因其鹵水中大量存在的CO32-限制Ca2+、Mg2+在鹵水中存在的濃度范圍，從而造就了鹵水很小的鎂鋰比，有望為鹽湖提鋰打開新的突破口。另外，中國是一個農業大國，鉀肥缺口很大，同時，中國又是一個多鹽湖的國家，鹽湖中蘊藏著豐富的鉀鹽資源，有望解決中國的缺鉀問題。我國氯化物型和硫酸鹽型鹽湖形成了比較成熟的提鉀工藝路線，但是，對于從碳酸鹽型鹽湖鹵水中提取鉀鹽研究比較少，還沒有形成成熟的開發工藝。如扎布耶鹽湖已建成年產能力7200噸的碳酸鋰礦生產線(乜貞等，2010)，每年消耗鹽湖鹵水300多萬立方，但是產品設計為單一碳酸鋰精礦產品,每年浪費近20萬噸的鉀肥(以KCl計)。因此，如何將提取鉀肥工藝與現有制取碳酸鋰工藝結合起來，無疑是目前亟待突破的一個難題。現有技術中，對于鋰的富集通常用蒸發法蒸發濃縮鹵水。蒸發法主要存在兩個缺陷：一是蒸發過程緩慢，耗時長，效率低；二是由于Li2CO3溶解度較小，致使鹵水中鋰離子富集空間很小，容易在蒸發濃縮的過程中分散析出。尤其是在蒸發中后期，碳酸鋰和鉀鹽交叉析出，無法集中提取鋰單鹽和鉀單鹽，也因此碳酸鹽型鋰鹽湖鹵水不能富集到較高的鋰濃度，成鹵濃度遠低于硫酸鹽型或氯化物型鋰鹽湖鹵水，且其成鹵的結晶析出率也很低，這也是制約碳酸鹽型鋰鹽湖資源開發技術突破的主要難題。而目前，開發鉀鹽的鹽湖只有美國的西爾斯鹽湖為碳酸鹽型鹽湖，其鹵水的加工主要分為兩大部分，第一步是在鹽田曬池中蒸發濃縮鹵水，獲得富鉀鹵水；第二步是用堿石法加工濃縮的鹽田鹵水，得到氯化鉀產品。此工藝同樣也存在著耗時長，效率低等種種缺陷(1.乜貞，伍倩，卜令忠，王云生，余疆江，青藏高原碳酸鹽型鋰鹽湖開發技術，科技導報，(2017)49-54；2.乜貞，卜令忠，劉建華，王云生，鄭綿平，我國鹽湖鉀鹽資源現狀及提鉀工藝技術進展，地球學報，(2010)869-874；3.趙旭，張琦，武海虹，郝曉翠，王亮，黃西平，鹽湖鹵水提鋰，化學進展，(2017)796-808；4.閻書一，Li+，K+//Cl-，CO32-，B4O72--H2O五元體系298K介穩相平衡關系研究，成都理工大學，2007；8.張志宏，馬艷芳，董生發，付振海，趙景順，王國富，中國專利，中國科學院青海鹽湖研究所，2013.07.29)。
技術實現思路
本專利技術旨在提供了一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法。本專利技術方法工藝條件易于操控，實驗劑量容易放大，成本低廉；且與現有的鋰的富集方法相比，具有快速高效且可連續生產的優點，并獲得鉀單鹽產品。本專利技術碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法，首先在常壓下對碳酸鹽型鹽湖鹵水進行等溫蒸發濃縮，直至出現碳酸鋰；然后采用高壓CO2對鹽湖鹵水進行碳化處理，碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰溶于樣液，并析出部分KHCO3，對該體系進行固液分離，剩余溶液重復上述操作，直至不再析出KHCO3固體；剩余液相放入恒溫箱中等溫蒸發濃縮，KHCO3持續析出，Li+以LiHCO3形式存在于溶液中，從而使得Li+濃度從原始的0.3-0.7g/L富集至30g/L以上。本專利技術碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法，包括如下步驟：步驟1：將碳酸鹽型鹽湖鹵水置于恒溫箱中，于25℃下等溫蒸發，定期取樣分析，直至析出的固體中出現碳酸鋰，此時的溶液和固體為體系A；此時的Li+濃度可達1-3g/L。步驟2：將步驟1獲得的體系A中的固體和液體一同放入高壓釜中，加入高壓CO2，控制壓力，將體系A轉化為Li+，K+//HCO3--H2O溶液體系，與此同時析出部分KHCO3，分離、洗滌，獲得溶液B與精制KHCO3；步驟3：重復步驟2，直至溶液B不再析出KHCO3固體，得到溶液C；步驟4：將溶液C放入恒溫箱中繼續于25℃下等溫蒸發，開始階段KHCO3固體持續析出，定期固液分離；隨著蒸發的進行，由于LiHCO3不穩定，會分解生成Li2CO3，一旦有Li2CO3固體析出，停止固液分離，此時的溶液和固體為體系D；步驟5：將所得體系D重復步驟2至4，直至溶液中的Li+濃度達到30g/L，從而得到富鋰鹵水；步驟6：將上述各步驟中得到的精制KHCO3合并，80℃下真空干燥6h，即獲得KHCO3產品。步驟1中，等溫蒸發過程伴隨有排風操作，風速為2.8m/s至3.8m/s。步驟2中，高壓釜內CO2平衡壓力為0.2-0.5MPa，保壓時間為30min至1h，體系溫度為20-25℃。本專利技術獲得的精制KHCO3，各項指標達到GB1886247-2016食品級KHCO3各項要求，收率為80％以上。本專利技術的有益效果體現在：本專利技術使用碳酸鹽型鹽湖鹵水，經蒸發、結晶、過濾、洗滌等簡單步驟，即可獲得富鋰溶液，工藝條件易于操控，實驗劑量容易放大，成本低廉；且本專利技術獲得的KHCO3產品各項指標達到GB1886247-2016食品級KHCO3各項要求；本專利技術中物料盡其用，KHCO3的收率達80％以上；此外本專利技術方法實現了CO2的資源化利用，并容易實現提純分離液的回收與循環利用，是一項綠色技術；通過控制pH值、溶液密度及結晶時間，本專利技術的方法能夠與現有工業蒸發、結晶裝置對接。附圖說明圖1為本專利技術從碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰的工藝流程圖。具體實施方式本專利技術的基本原理是基于鋰的碳酸氫鹽溶解度大于碳酸鹽溶解度這一不同于其他大多數堿金屬元素的性質，利用高壓CO2對含有K+、Li+、CO32-的溶液進行碳化處理，使K2CO3轉化為溶解度較小的KHCO3析出，與此同時，Li2CO3轉化為溶解度較大的LiHCO3留在溶液中，從而使鋰離子在溶液中富集。為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，而非限制本專利技術的范圍。實施例1：第1步：配制5L含有Li+、K+、CO32-的溶液，溶液中Li+的質量百分數為0.028％，K+質量百分數為6.0％、CO32-質量百分數為4.8％，模擬碳酸鹽型鹽湖鹵水；將模擬碳酸鹽型鹽湖鹵水置于恒溫箱中25℃等溫蒸發，定期取樣分析，固液分離，直至析出的固體中出現碳酸鋰，停止固液分離。此時的溶液和固體為體系A，測得飽和溶液組成為：Li+質量百分數為0.15％，K+質量百分數為30％、CO32-質量百分數為23.8％。第2步：將上述體系A中的固體和液體一同放入高壓釜中，室溫下加入高壓CO2，控制壓力為0.2-0.5MPa，保壓30min，體系A轉化為Li+，K+//HCO3--H2O溶液體系，與此同時析出部分KHCO3，Li+以LiHCO3的形式富集于溶液中。將上述體系取出，固液分離、洗滌，獲得溶液B與精制KHCO3。測得溶液B的液相組成為：Li+質量百分數為0.17％，K+質量百分數為1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法，其特征在于：首先在常壓下對碳酸鹽型鹽湖鹵水進行等溫蒸發濃縮，直至出現碳酸鋰；然后采用高壓CO2對鹽湖鹵水進行碳化處理，碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰溶于樣液，并析出部分KHCO3，對該體系進行固液分離，剩余溶液重復上述操作，直至不再析出KHCO3固體；剩余液相放入恒溫箱中等溫蒸發濃縮，KHCO3持續析出，Li+以LiHCO3形式存在于溶液中，從而使得Li+濃度從原始的0.3?0.7g/L富集至30g/L以上。

【技術特征摘要】
1.一種碳酸鹽型鹽湖鹵水富集鋰鹽同時提取鉀鹽的方法，其特征在于：首先在常壓下對碳酸鹽型鹽湖鹵水進行等溫蒸發濃縮，直至出現碳酸鋰；然后采用高壓CO2對鹽湖鹵水進行碳化處理，碳酸鋰轉化為碳酸氫鋰溶于樣液，并析出部分KHCO3，對該體系進行固液分離，剩余溶液重復上述操作，直至不再析出KHCO3固體；剩余液相放入恒溫箱中等溫蒸發濃縮，KHCO3持續析出，Li+以LiHCO3形式存在于溶液中，從而使得Li+濃度從原始的0.3-0.7g/L富集至30g/L以上。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于包括如下步驟：步驟1：將碳酸鹽型鹽湖鹵水置于恒溫箱中，于25℃下等溫蒸發，定期取樣分析，直至析出的固體中出現碳酸鋰，此時的溶液和固體為體系A；步驟2：將步驟1獲得的體系A中的固體和液體一同放入高壓釜中，加入高壓CO2，控制壓力，將體系A轉化為Li+，K+//HCO3--H2O溶液體系，與此同時析出部分KHCO3，分離、洗...

【專利技術屬性】
技術研發人員：苗世頂，薛玉麗，徐少南，李忠恕，王健，魏存弟，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22