从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法，其包括步骤：第一步，碳酸盐型原始卤水A在秋冬季之前，进行蒸发浓缩，并调节锂离子浓度，使得锂离子不以矿物形式析出，当卤水中锂离子浓度达到1.2g/L～1.8g/L时，导入深池盐田中继续蒸发浓缩；第二步，环境温度为‑15℃～‑5℃时，大量十水芒硝优先析出，卤水中锂离子浓度迅速上升，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L～7g/L时，卤水中锂离子浓度迅速上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分离后得到富锂碳酸盐卤水B；第三步，将卤水B导入升温系统中升温至20℃～60℃，析出碳酸锂精矿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳酸盐型卤水的开发利用方法，尤其涉及一种从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法。
技术介绍
开发西藏地区盐湖资源最困难的是无法在湖区建设化学加工厂，而且，距离具备工业加工能力的地方遥远，因此，只能在湖区获取高品位矿物后运出加工，其核心就是要利用当地自然环境通过修建盐田来得到系列盐田矿物。西藏富硼锂盐湖主要有碳酸盐型和硫酸盐型两大类。前期，针对硫酸盐型富硼锂盐湖的开发，提出了冷冻除硝-蒸发析钾-稀释成盐析硼-蒸发析锂的主体工艺。而对碳酸盐型富硼锂盐湖的开发，面临的问题是由于碳酸锂的溶解度性质，难于将碳酸锂富集到较高浓度，扎布耶开发的工艺是利用冷冻除硝-蒸发富集锂-利用太阳池升温析碳酸锂的工艺，该工艺实现了全清洁生产，得到了较好的碳酸锂矿物，但卤水中锂离子富集程度较低，限制了锂析出的收率；太阳池操作繁琐，生产周期长；除锂外其它资源均未得到利用。借助结则茶卡(碳酸盐型)和龙木错(硫酸盐型)两湖就近(直线距离约70km)的地理位置，开发的利用碳酸盐型和硫酸盐型两种富硼锂盐湖卤水耦合工艺，可以解决硫酸盐型盐湖镁/锂比高、碳酸盐型盐湖锂难于富集的问题，并将锂富集到较高浓度，但一方面，具有这种难得环境条件的两种盐湖数量毕竟有限；另一方面，两种盐湖耦合开发时消耗大量碳酸根，并产生较大量的碳酸镁，导致碳酸盐型盐湖中能提供生产碳酸锂的碳酸根不一定充足，对盐湖资源的稳定生产造成一定影响。因此，尽量仅利用碳酸盐型硼锂盐湖中自身的元素，实现循环式生产，并摆脱对其它资源的依赖，是西藏高原碳酸盐型盐湖资源开发的极好途径。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法。一种从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法，其包括步骤：第一步，碳酸盐型原始卤水A在秋季之前，进行蒸发浓缩，并根据环境条件的变化，不断向蒸发浓缩卤水中导入淡水或稀卤水以调节锂离子浓度，使得锂离子不以矿物形式析出，当卤水中锂离子浓度达到1.2g/L～1.8g/L时，将卤水导入深度大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩，在将卤水导入深池过程中该卤水先经过一个堆放有脱水芒硝的盐池，控制进入深池卤水中硫酸根离子的浓度20g/L～30g/L；第二步，随着季节转入高原地区的冬季，环境温度为-15℃～-5℃时，大量十水芒硝优先析出，随着温度继续降低和结晶水的析出，硼砂、氯化钠、氯化钾也以含水盐或简单盐的形式析出，在此情况下，卤水中锂离子浓度迅速上升，以卤水中硫酸根离子浓度为控制指标，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L～7g/L时，卤水中锂离子浓度迅速上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分离后得到富锂碳酸盐卤水B和芒硝矿(以十水芒硝为主，质量含量占70％～90％以上，其余混杂有少量硼砂、氯化钠、氯化钾)；第三步，将第二步得到的富锂碳酸盐卤水B导入升温系统中升温至20℃～60℃，析出碳酸锂精矿，该碳酸锂精矿的品位在60％以上。优选地，所述第一步中的脱水芒硝为冷冻结晶析出的十水芒硝经过风化脱水得到的无水芒硝或部分脱水芒硝。优选地，所述第一步中，当卤水中锂离子浓度接近1.5g/L时，将卤水导入所述深度大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩。优选地，所述第一步中，当季节处于秋季时，环境温度较高，卤水最低温度在5℃以上时，将锂离子浓度控制在接近1.2g/L(1.2g/L～1.5g/L)导入深池盐田。优选地，所述第一步中，当季节处于秋季时，环境温度较低，卤水最低温
度在0℃以下时，将锂离子浓度控制在接近1.8g/L(1.5g/L～1.8g/L)导入深池盐田。优选地，所述第一步中，当季节转入秋季，气温开始降低时，卤水最低温度在0℃～5℃，将锂离子浓度在接近1.2g/L的卤水先导入深度小于或等于0.5m的浅池盐田中继续蒸发浓缩，蒸发至卤水中锂离子浓度接近1.8g/L时导入深池。优选地，所述第三步中卤水B导入的升温系统为太阳能升温系统，在该太阳能升温系统中升温过程包括以下步骤：将卤水B在太阳能升温系统中自上而下喷出，同时将100℃～200℃的热空气与所述卤水B相向或相交的方式导入，使得卤水B和热空气以相对或相交运动的形式进行热交换，从而卤水温度迅速上升至20℃～60℃并流入保温池中；将所述卤水在保温池中保温2～48小时，不断析出碳酸锂，待卤水中锂离子浓度降至1g/L～2g/L时固液分离得到碳酸锂精矿。优选地，所述第三步中卤水B导入的升温系统为温棚池，在该温棚池中升温过程包括以下步骤：提供一温棚池，该温棚池包括池体及封闭该池体的透光罩，沿该池体的长度方向，该池体的宽度逐渐减小，且该池体的深度逐渐增加，该温棚池内的温度比外界温度高20℃～50℃；在秋冬季节且环境温度-30℃～0℃时，将卤水B沿所述温棚池的长度方向且自池体的宽度大的一端导入所述温棚池，所述卤水B在该温棚池的池体的宽度大且深度浅的区域进行快速换热、快速升温，并快速析出碳酸锂，当卤水B到达该温棚池的池体的宽度小且深度深的区域，卤水B经过充分换热温度达到稳定，并析出大量碳酸锂，待卤水中锂浓度降至1g/L～2g/L时固液分离得到碳酸锂精矿。优选地，所述第三步中卤水B在升温系统中升温至40℃～50℃。优选地，所述第三步中，通过限制升温系统中水量的蒸发率低于10％，得到的碳酸锂精矿的品位达到90％以上。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术以碳酸盐型原始卤水为基础，通过控制蒸发进程来实现快速富
集锂离子的目的，完全利用碳酸盐型盐湖卤水中自身的元素，未额外引入其他试剂，实现清洁、环保式生产，摆脱了对其它资源的依赖。(2)在蒸发浓缩到锂离子浓度达到1.2g/L～1.8g/L后进入深池盐田前阶段加入脱水芒硝，并使脱水芒硝溶解到卤水中，并控制卤水中硫酸根离子浓度，避免硫酸根过多后续产生硫酸锂复盐，该过程的控制结果使得后续冬季冻硝过程十水芒硝高效率析出，70％～90％以上芒硝析出，从而使得整个工艺时间缩短2个月以上。(3)关于中间过程中锂离子浓度控制的关键点。蒸发至锂离子浓度到1.2g/L～1.8g/L这一范围，并在蒸发过程中，根据现场环境温度的变化情况，通过加入稍稀卤水调整锂离子浓度，灵活控制盐田卤水的蒸发进程。将浓缩卤水中的锂离子浓度控制在1.2g/L～1.8g/L这一范围，使其在盐田蒸发过程不成盐，将此情况一直延续到季节转入秋冬季，将卤水导入深池盐田中继续蒸发浓缩，当环境温度不断降低，进入冬季后卤水中的70％以上十水芒硝优先从卤水中析出，从而迅速带出大量结晶水，随着温度继续降低和结晶水的析出，硼砂、氯化钠、氯化钾等也以含水盐或简单盐的形式析出，由于这些盐的析出卤水中锂离子浓度迅速上升，控制硫酸根离子的浓度降低到4g/L～7g/L时(最好为6g/L～7g/L)，卤水中锂离子浓度迅速上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分离后得到富锂碳酸盐卤水，该富锂碳酸盐卤水可用于加热或升温后制备高品位的碳酸锂精矿。这里，硫酸根离子的浓度最好控制在6g/L～7g/L时，且待卤水中锂离子浓度上升至2.6g/L～3.5g/L，进行固液分离，得到的富锂碳酸盐卤水，后续制备碳酸锂精矿时候获得的碳酸锂收率会更高。(4)利用太阳能升温系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法，其包括步骤：第一步，碳酸盐型原始卤水A在秋季之前，进行蒸发浓缩，并根据环境条件的变化，不断向蒸发浓缩卤水中导入淡水或稀卤水以调节锂离子浓度，使得锂离子不以矿物形式析出，当卤水中锂离子浓度达到1.2g/L～1.8g/L时，将卤水导入深度大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩，；第二步，随着季节转入高原地区的冬季，环境温度为‑15℃～‑5℃时，大量十水芒硝优先析出，随着温度继续降低和结晶水的析出，硼砂、氯化钠、氯化钾也以含水盐或简单盐的形式析出，在此情况下，卤水中锂离子浓度迅速上升，以卤水中硫酸根离子浓度为控制指标，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L～7g/L时，卤水中锂离子浓度迅速上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分离后得到富锂碳酸盐卤水B和芒硝矿；第三步，将第二步得到的富锂碳酸盐卤水B导入升温系统中升温至20℃～60℃，析出碳酸锂精矿，该碳酸锂精矿的品位在60％以上。

【技术特征摘要】
1.一种从高原碳酸盐型卤水中制备碳酸锂的方法，其包括步骤：第一步，碳酸盐型原始卤水A在秋季之前，进行蒸发浓缩，并根据环境条件的变化，不断向蒸发浓缩卤水中导入淡水或稀卤水以调节锂离子浓度，使得锂离子不以矿物形式析出，当卤水中锂离子浓度达到1.2g/L～1.8g/L时，将卤水导入深度大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩，；第二步，随着季节转入高原地区的冬季，环境温度为-15℃～-5℃时，大量十水芒硝优先析出，随着温度继续降低和结晶水的析出，硼砂、氯化钠、氯化钾也以含水盐或简单盐的形式析出，在此情况下，卤水中锂离子浓度迅速上升，以卤水中硫酸根离子浓度为控制指标，当硫酸根离子的浓度降低到4g/L～7g/L时，卤水中锂离子浓度迅速上升至2.6g/L～3.5g/L，固液分离后得到富锂碳酸盐卤水B和芒硝矿；第三步，将第二步得到的富锂碳酸盐卤水B导入升温系统中升温至20℃～60℃，析出碳酸锂精矿，该碳酸锂精矿的品位在60％以上。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步中，在将卤水导入深池盐田过程中该卤水先经过一个堆放有脱水芒硝的盐池，控制进入深池盐田卤水中硫酸根离子的浓度20g/L～30g/L。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步中，当卤水中锂离子浓度接近1.5g/L时，将卤水导入所述深度大于或等于2m的深池盐田中继续蒸发浓缩。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步中，当季节处于秋季时，环境温度较高，卤水最低温度在5℃以上时，将锂离子浓度控制在接近1.2g/L导入深池盐田。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步中，当季节处于秋季时，环境温度较低，卤水最低温度在0℃以下，将锂离子浓度控制在接近1.8g/L导入深池盐田。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：董亚萍，李武，曾云，朱贤麟，刘鑫，胡斌，李东东，高丹丹，边绍菊，彭娇玉，杨小平，黄维农，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，西藏国能矿业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：青海;63