基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺

摘要

本发明公开了一种基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，包括以下步骤：首先使卤水中的硫酸根浓度增大，直到促使硫酸盐结晶；利用硫酸锂的密度比硫酸镁都要大的物理特性，运用选矿学中的重介质重选原理，将锂盐和镁盐分开，以达到分离镁和锂的目的；然后利用溶解度差异分理出部分镁盐；最后采用纯碱沉锂得到碳酸锂产品。本发明完全不需要喷雾干燥和煅烧程序，极大地减少了能源的消耗，可以降低70％的生产成本，且工艺流程简单，不会因流程复杂造成产品质量难以控制，而且环保无污染。

权利要求

1.基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，包括以下步骤：(1)将酸化老卤和含硫酸根的溶液混合，蒸发结晶出含硫酸锂、硫酸镁的结晶混合物，利用硫酸锂和硫酸镁的晶体形态大小差异进行筛分处理，得到第一高镁低锂混盐和第一母液；

(2)利用硫酸锂和硫酸镁的密度差异，从选矿原理出发，对第一高镁低锂混盐进行重力分选，得到第二高镁低锂混盐和第一高锂低镁混盐；

(3)将第一高锂低镁混盐和第一母液混合，加热除去硫酸锂晶体中的部分硫酸镁，固液分离，得到第二高锂低镁混盐和第二母液；

(4)将第二高锂低镁混盐与碳酸氢盐溶液混合，进行沉锂，得到第三母液和碳酸锂产品。

2.根据权利要求1所述的基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，其特征在于，将第一高镁低锂混盐和第二高镁低锂混盐以及第三母液放入尾盐田混合，得到尾盐和第四母液；向第二母液中加入浓硫酸，得到硼酸产品和第五母液；并将第五母液与第四母液投入中和池，得到含硫酸根的溶液，重复使用。

3.根据权利要求1或2所述的基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，其特征在于，所述含硫酸根的溶液为硫酸钠溶液或者硫酸钠溶液与硫酸的混合液。

4.根据权利要求1所述的基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，其特征在于，所述碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液。

说明书

基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离

工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及镁锂分离领域，具体是基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺。

背景技术

[0002] 镁锂在元素周期表中处在对角线上的相邻位置，化学性质基本相同，很难分离。特别是盐湖锂资源提取过程中，其已成为盐湖锂化工的瓶颈问题，严重制约了盐湖锂化工的发展。到目前为止，尚没有一种效果好、成本低的工业分离提纯方法。

[0003] 目前我国从盐湖卤水中提取锂的工艺主要是煅烧法。此工艺流程为：卤水→盐田自然蒸发富集→盐酸酸化提硼→石灰乳除硫酸盐→老卤盐田继续蒸发富集→喷雾固化→煅烧→烧碱除镁→纯碱沉锂→碳酸锂成品。

[0004] 该方法存在以下问题：

[0005] 1.能耗高：主要表现在喷雾干燥和煅烧两个工段，喷雾干燥工段需要将含锂10克/升的老卤进行喷雾干燥蒸发水，得到氯化镁和氯化锂的固体混合物；煅烧工段是将氯化镁和氯化锂的固体混合物通过1200℃的回转煅烧窑，让氯化镁分解成不溶于水的氧化镁和氯化氢气体。目前生产中每吨碳酸锂需要电6651度，按当地电价折成5320元，天然气7587方，当地计划内天然气价格为1.42元/立方米，折成10773元，计划外天然气价格为2.42元，折成18360元。

[0006] 2.产品质量难控制：因为此工艺流程复杂，在生产过程中必然带进来很多有害杂质，影响产品质量。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，该工艺为封闭工艺流程，没有工业三废产生，全过程基本依托自然能源蒸发量大的特点，极少能耗。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0009] 基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺，包括以下步骤：

[0010] (1)将酸化老卤和含硫酸根的溶液混合，蒸发结晶出含硫酸锂、硫酸镁的结晶混合物，利用硫酸锂和硫酸镁的晶体形态大小差异进行筛分处理，得到第一高镁低锂混盐和第一母液；

[0011] (2)利用硫酸锂和硫酸镁的密度差异，从选矿原理出发，对第一高镁低锂混盐进行重力分选，得到第二高镁低锂混盐和第一高锂低镁混盐；

[0012] (3)将第一高锂低镁混盐和第一母液混合，加热除去硫酸锂晶体中的部分硫酸镁，固液分离，得到第二高锂低镁混盐和第二母液；

[0013] (4)将第二高锂低镁混盐与碳酸氢盐溶液混合，进行沉锂，得到第三母液和碳酸锂产品。

[0014] 作为本发明进一步的方案：将第一高镁低锂混盐和第二高镁低锂混盐以及第三母液放入尾盐田混合，得到尾盐和第四母液；向第二母液中加入浓硫酸，得到硼酸产品和第五母液；并将第五母液与第四母液投入中和池，得到含硫酸根的溶液，重复使用。

[0015] 作为本发明再进一步的方案：所述含硫酸根的溶液为硫酸钠溶液或者硫酸钠溶液与硫酸的混合液。

[0016] 作为本发明再进一步的方案：所述碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液。

[0017] 该工艺基本依附以下三点来实现：

[0018] 1、硫酸锂和硫酸镁在晶体形态上不同，硫酸镁颗粒大，而硫酸锂颗粒小。

[0019] 2、硫酸锂的密度为2.21g/cm3，硫酸镁的密度为1.69g/m3，从选矿原理出发，其可选系数E值为2.45，达到可选范围。

[0020] 3、硫酸镁和硫酸锂在溶解度上的差别，在一定的温度范围内，硫酸锂溶解度曲线为反曲线，而硫酸镁的溶解度随温度的升高而有较大的增加。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用硫酸锂和硫酸镁在物理性质上的差异，采用物理方法进行分离；首先增加原卤中的硫酸根，使镁和锂以硫酸盐的形式结3 3
晶出来：再利用密度差异，一水硫酸锂密度为2.21g/cm，七水硫酸镁的密度为1.69g/m，六
3
水氯化镁的密度为1.6g/cm，运用选矿学中的重介质重选原理，将锂盐和镁盐分开，完全不需要喷雾干燥和煅烧程序，极大地减少了能源的消耗，可以降低70％的生产成本；最后利用溶解度差异分理出部分镁盐，最终得到纯度较高的碳酸锂产品。本工艺流程简单，不会因流程复杂造成产品质量难以控制，也没有工业三废产生，环保无污染；全过程基本依托自然能源蒸发量大的特点，很少能耗。产品收得率，从20升酸化老卤中锂离子含量为222.3g，得到镁锂比为：0.733的镁锂混盐1050g，含锂32.87g，一次性收得率为15％。成本估算：此处仅就新工艺所需新的原料分析：1、硫酸处理每方母液需加入硫酸(93％)为20kg；2、硫酸钠为每方原卤加入30kg。

附图说明

[0022] 图1为基于镁锂硫酸盐晶体形态及密度和溶解度差异的镁锂分离工艺流程图。

具体实施方式

[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0024] 实施例1

[0025] 时间：2013年9月30日-2013年10月7日

[0026] 实验过程：

[0027] (1)9月30日：取酸化老卤14.2升(18.74kg、Li+11.115gl-)加入浓度99.5％的硫酸钠900g，搅拌5分钟，静置常温下蒸发水分；

[0028] (2)9月30日：取酸化老卤16.7升(22.32kg、Li+11.115gl-)加入沉锂母液配置的硫酸钠饱和溶液16.7升，搅拌5分钟，静置常温下蒸发水分；

[0029] (3)9月30日至10月5日：观察水分蒸发及结晶状态；

[0030] (4)9月30日：将步骤(1)和(2)的试验样混合，对结晶物筛选，固液分离，母液17.41kg；

[0031] 化验数据

[0032] 日期：10月6日 单位：％

[0033]

[0034] (5)10月5日：将高镁混盐重力分选，分离出高镁混盐、高锂混盐；

[0035] (6)将步骤(4)中高锂镁盐(Li+1.142％)加入母液，加热升温20℃，固液分离，分离出晶体中部分镁盐。

[0036] 化验数据

[0037] 日期：10月6-7日 单位：％

[0038]

[0039] (注：表中最后一项高锂混盐为步骤(6)中产物)。

[0040] 实施例2

[0041] 日期：2013年10月1日至10月7日

[0042] 实验过程：

[0043] (1)10月1日：取20升酸化老卤(Li+11.115gl-)加浓硫酸100毫升，搅拌，然后加入沉锂母液配制的硫酸钠饱和溶液2升，搅拌10分钟，静置常温下蒸发水分；

[0044] (2)10月1日至10月6日：观察蒸发及结晶状态；

[0045] (3)10月6日：将结晶物进行筛分，固液分离，母液12.66千克，高镁混盐6千克，高锂混盐2.72千克；

[0046] 化验数据

[0047] 日期：10月6-7日 单位：％

[0048]

[0049] (4)将步骤(3)中产物高锂混盐加母液加热升温20℃，母液分离，产生新的高锂混2+ +
盐，实验数据Mg ：2.30、Li ：3.137、镁锂比：0.733∶1。

[0050] 实施例3

[0051] 日期：2013年10月4日-10月8日

[0052] 实验过程：

[0053] (1)10月4日：取3升酸化老卤Li+11.115gl-，加热至41℃，加入40℃的硫酸钠饱和溶液400毫升，搅拌10分钟，静置，常温蒸发；

[0054] (2)10月4日-10月7日，观察结晶物产生，控制水分蒸发不超过400毫升；

[0055] (3)10月7日，将产物进行固化分离，产生300克混盐；

[0056] 化验数据

[0057] 日期：10月8日 单位：％

[0058]

[0059] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0060] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。