鋰是21世紀(jì)的新能源金屬,在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要地位。奧巴馬將鋰定位為國家戰(zhàn)略材料,可配的國家戰(zhàn)略材料。隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展和鋰市場規(guī)模的擴(kuò)大,鋰資源的開發(fā)顯得尤為重要。鋰礦主要分布在自然界中,人們很早就提出了鹵水,尤其是鹽湖鹵水,占鋰資源總量的80%,為全世界85%以上的鋰產(chǎn)品提供了支撐,幾乎在國外壟斷。在大部分鹽湖鹵水中,鎂鋰比超過40:1,甚至達(dá)到了1837:1,遠(yuǎn)高于工業(yè)開采(鎂鋰比)≤6:1。中國鹽湖中的鋰資源十分豐富,目前,探明的儲(chǔ)量超過六百萬噸。鋰和鎂的化學(xué)性質(zhì)相似,因此很難分離鎂和鋰。巨大的生產(chǎn)成本使鎂鋰分離成為我國乃至世界鋰資源開發(fā)利用的重大考驗(yàn)。

常規(guī)的鋰提取方法主要有溶劑提取、沉淀、離子交換、碳化等。上面提到的從鹵水中提取鋰資源的方法都存在著工藝復(fù)雜、試劑消耗大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高、難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等問題。本發(fā)明采用一種吸附劑,其選擇性地吸附鋰離子來吸附鋰,然后洗脫鋰離子,使鋰離子與其它離子分離。在高鎂/鋰比鹽湖鹵水中,吸附法具有其它方法所無法比擬的優(yōu)越性。該法工藝簡單,選擇性好,鋰回收率高。
離子篩吸附法具有工藝簡單、選擇性高、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。較適用于高鎂鋰比的鹵水萃取鋰,具有廣闊的開發(fā)前景。但是在應(yīng)用上,大部分的吸附劑難于制粒,流動(dòng)性和滲透性差。結(jié)合劑造粒將降低其親水性、氣孔、交換速率、選擇性和吸附容量。另外,目前大多數(shù)無機(jī)離子篩吸附劑具有較好的吸附性,主要是通過水熱法合成。受制于設(shè)備的限制,產(chǎn)量少,成本高,還沒有工業(yè)化生產(chǎn)。
萃取鋰資源前處理技術(shù)難度大,產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益與鹵水中鋰濃度及鎂鋰比密切相關(guān)。納濾膜法可有效地分離一價(jià)離子和多價(jià)離子,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其應(yīng)用。膜分離具有過濾效應(yīng),即小于膜孔徑的材料會(huì)被比膜孔徑大的材料截留。納濾膜一般是帶電的。電解溶液經(jīng)過納濾膜后會(huì)產(chǎn)生Donnan效應(yīng),所以包括鎂離子在內(nèi)的二價(jià)和多價(jià)電解液都會(huì)被截獲。納濾膜具有納米孔徑,使電解質(zhì)溶液通過納濾膜時(shí)產(chǎn)生介電排斥效應(yīng)。介觀排斥效應(yīng)的大小僅取決于材料的價(jià)態(tài)。隨著價(jià)態(tài)的增加,排斥量逐漸增加。納濾膜在屏蔽效應(yīng)、Donnan效應(yīng)和介觀排斥效應(yīng)的共同作用下,能夠有效地?cái)r截二價(jià)鎂離子通過一價(jià)鋰離子。所以,將納濾膜用于鹽湖鹵水鎂鋰的分離具有很好的應(yīng)用前景。
根據(jù)現(xiàn)場需要選擇RS-M系列納濾膜。其特點(diǎn)是:通量大、工作穩(wěn)定、化學(xué)清洗周期長。提出了多段納濾膜濃縮分離鋰、鎂的膜法。依據(jù)鹽水水質(zhì),合理配置納濾系統(tǒng)和膜組合體,有效地去除鎂離子,解決了鹽水中鋰、鎂分離、濃縮分離的問題。經(jīng)過處理,將鎂離子含量高的濃縮液沉淀提取鎂,將鋰離子濃縮液沉淀、清洗、干燥,得到純碳酸鋰。
該法能耗低,回收率高,能提高溶液鋰離子濃度,提高產(chǎn)品產(chǎn)量。該工藝相對(duì)于傳統(tǒng)工藝,整體生產(chǎn)成本低廉,且可連續(xù)控制,可靠性高。經(jīng)過工藝的改進(jìn)和集成,不僅降低了投資,而且工藝設(shè)備面積也大大減少。納濾膜分離鎂鋰屬于“膜”法,也是“魔法”。
