鹽湖提鋰——特種吸附
來(lái)源：江蘇海普功能材料有限公司 閱讀：2854 更新時(shí)間：2021-11-03 14:58
作為原子量最小的金屬元素，鋰具有極強(qiáng)的電化學(xué)活性，化學(xué)性質(zhì)也極為活潑。因此，鋰可以非常輕松的與其他材料產(chǎn)生反應(yīng)，形成各種合金，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域
鋰在地殼中的含量約為0.0065%（大約600萬(wàn)億噸，當(dāng)然人類(lèi)很難將整個(gè)地殼都開(kāi)采完），在豐富度排名中位居第27位，雖然其被成為“稀有金屬”，但從自然界的含量來(lái)看，并不屬于稀有之列，鋰之所以“稀有”，不在于存量，而在于其提純難度
目前的技術(shù)水平，使得大量鋰礦物不具有開(kāi)發(fā)價(jià)值，比如海水中的鋰（海水中的鋰儲(chǔ)量約為2600億噸），由于濃度太低，難以提取
目前，行業(yè)一致觀點(diǎn)認(rèn)為，鋰既可以以固體礦物資源狀態(tài)存在，也可以以液體礦床資源狀態(tài)存在
固體鋰礦又以偉晶巖型鋰礦床和沉積型鋰礦床兩種賦存狀態(tài)存在，液體鋰礦是指鹵水型鋰礦床，主要賦存于鹽湖鹵水、海水、油田鹵水和井鹵水中
我國(guó)鹽湖中的鋰儲(chǔ)量約為2447.38萬(wàn)噸（以氯化鋰計(jì)），占我國(guó)鋰資源總儲(chǔ)量的85%左右
一般而言，鹽湖鹵水中鎂鋰比值的高低決定了利用鹵水資源生產(chǎn)鋰鹽的可行性以及鋰鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益
國(guó)內(nèi)鹵水提鋰的工業(yè)化裝置相對(duì)欠成熟，實(shí)際產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建設(shè)產(chǎn)能
其主要原因是我國(guó)鹽湖鹵水品位較低，特別是青海鹽湖，大多具有較高的鎂鋰比，而鎂和鋰在元素周期表中處于相鄰對(duì)角位置，兩者化學(xué)性質(zhì)極其相近，一般物化方法很難有效分離，給鋰資源的開(kāi)采帶來(lái)了困難
下面比較了現(xiàn)有鹵水提鋰方法的優(yōu)缺點(diǎn)
煅燒法
工藝簡(jiǎn)單，但水合氯化鎂較難完全分解，且生成的氯化氫氣體對(duì)設(shè)備腐蝕性大，需要蒸發(fā)較大的水量，工藝能耗較高。
萃取法
工藝簡(jiǎn)單，存在萃取劑降解、損失等問(wèn)題，使成本顯著增加，同時(shí)萃取劑流失造成的環(huán)境問(wèn)題比較突出，環(huán)保處理費(fèi)用很高
膜分離
用于高鎂鋰比鹵水中提鋰的成本高，主要是一方面需要純水稀釋?zhuān)硪环矫婺さ幕厥章瘦^低，工業(yè)化放大不經(jīng)濟(jì)
吸附法
具有工藝簡(jiǎn)單、回收率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但市面現(xiàn)有吸附劑大多強(qiáng)度差、溶損比較嚴(yán)重，使用壽命短，另外吸附容量較低
相比較而言，吸附法是一種簡(jiǎn)便、高效的方法，該方法提鋰的關(guān)鍵是高性能吸附劑
目前，國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道較多的大多為無(wú)機(jī)吸附劑，利用吸附劑特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在吸附鋰過(guò)程中將較大的堿金屬及堿土金屬離子阻隔在外，從而實(shí)現(xiàn)鎂鋰的高效篩分
但這些無(wú)機(jī)吸附劑多為粉末狀，其粒徑較小，機(jī)械強(qiáng)度、流動(dòng)性和滲透性較差，吸附劑損耗率也較高
為解決上述缺點(diǎn)，通常需要對(duì)粉末吸附劑進(jìn)行粘結(jié)造粒，比如國(guó)內(nèi)某鹽湖提鋰企業(yè)引進(jìn)國(guó)外的吸附劑技術(shù)，就是通過(guò)這種造粒方法制造的
在實(shí)際工業(yè)化使用中存在吸附劑大量溶損、流失，也就是吸附劑損耗較大
因此，吸附容量大、吸附速率快、使用壽命長(zhǎng)的高性能吸附劑是國(guó)內(nèi)吸附法提鋰亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題
為解決市面現(xiàn)有吸附劑容量低、機(jī)械強(qiáng)度差，使用溶損率大等問(wèn)題，我們研發(fā)了一種新型提鋰吸附劑材料DL760
通過(guò)合成納米活性提鋰粒子，再通過(guò)特殊的造粒技術(shù)，確；钚约{米粒子不團(tuán)聚、不失活，仍具有納米尺寸；同時(shí)，提鋰吸附劑具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，從而，保證了提鋰吸附劑的提鋰活性、容量和穩(wěn)定性
如圖所示，左圖為DL760外觀電鏡照片，右圖為納米粒子進(jìn)一步放大的透鏡照片
可以看出，活性提鋰納米材料具有很好的納米尺寸和分散性，可保持納米活性和穩(wěn)定性，該吸附劑機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異、溶損率低，適用于各種鎂鋰比鹵水，并且提鋰收率高，綠色環(huán)保，無(wú)二次污染，運(yùn)行費(fèi)用低。
DL760外觀（上）、高倍透射電鏡（下）
以特種鋰吸附劑DL760吸附為核心的碳酸鋰生產(chǎn)工藝，包括四個(gè)步序：提鋰、深度除鎂、濃縮、沉淀
其中第一步吸附提鋰是鹽湖提鋰的技術(shù)核心和關(guān)鍵，把鋰從高鎂鋰比的鹵水中分離提取
后續(xù)深度除鎂，可用除鎂吸附劑將少量的鎂深度去除；濃縮可用反滲透提濃，再用多效蒸發(fā)進(jìn)一步提濃；最后用碳酸鈉沉淀得到碳酸鋰產(chǎn)品，如圖所示
吸附法生產(chǎn)碳酸鋰工藝流程圖
新型提鋰吸附劑相關(guān)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表
新型提鋰吸附劑技術(shù)指標(biāo)
基于前期的小試、中試、百公斤級(jí)試生產(chǎn)，以及相關(guān)應(yīng)用工藝開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，目前，已經(jīng)完成十噸級(jí)新型提鋰吸附劑的生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在青海某鹽湖現(xiàn)場(chǎng)建立了日處理100噸鹵水的提鋰試生產(chǎn)裝置，如圖
進(jìn)一步開(kāi)展工業(yè)化應(yīng)用研究，模擬工業(yè)化應(yīng)用實(shí)況，優(yōu)化操作工藝條件，考察新型提鋰吸附劑的性能與穩(wěn)定性，為后續(xù)工業(yè)化放大做準(zhǔn)備
鹽湖提鋰現(xiàn)場(chǎng)
下表為經(jīng)過(guò)6個(gè)月連續(xù)運(yùn)行，所有技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到要求，適用于鋰含量50-2500mg/L，鎂含量最高為飽和狀態(tài)的各種鹵水提鋰，高效實(shí)現(xiàn)鋰鎂分離
新型提鋰吸附劑技術(shù)指標(biāo)
