碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂制品的基础材料,因而成为了锂行业中用量最大的锂产品,其他锂产品其本上都是碳酸锂的下游产品。碳酸锂的生产工艺根据原料来源的不同可以分为盐湖卤水提取和矿石提取。目前,国外主要采用盐湖卤水提取工艺生产碳酸锂,我国则主要采用固体矿石提取工艺。虽然我国也在积极开采盐湖锂资源,但由于技术、资源等因素的限制,开发速度相对缓慢。
生产碳酸锂因其原料的不同,生产工艺也有所不同。其中生产碳酸锂的工艺主要是以锂辉石、盐湖卤水、海水各为原料进行提取制取碳酸锂的生产工艺。本文主要介绍从盐湖卤水提取锂工艺的工艺特点。
盐湖卤水提取锂工艺是指从含锂的盐湖卤水中提取碳酸锂和其他锂盐产品。目前世界上采用的盐湖���水提取技术主要有沉淀法(碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、硼镁和硼锂共沉淀法)、煅烧浸取法、碳化法、溶剂萃取法、离子交换法等,其中溶剂萃取法和离子交换法还没有实现大规模工业化应用。
以盐湖卤水为原料制取碳酸锂,已实现工业化生产的主要工艺是自然蒸发浓缩—碳酸钠沉淀法和溶剂萃取法。
自然蒸发浓缩—碳酸钠沉淀法提取碳酸锂
自然蒸发浓缩—碳酸钠沉淀法是利用太阳能在蒸发池中将含锂卤水进行自然蒸发浓缩,当锂含量达到适当浓度后,通过脱硼,除镁、钙等分离工序,然后加入纯碱使锂以碳酸锂的形式沉淀析出。这种工艺过程简单、能耗小、成本低,比较适宜碱土金属含量少、镁锂比低的卤水,否则会造成用碱量过大和锂盐损失严重。此方法工艺流程虽然较为复杂,耗碱量较大,但近年来已有较大的改进,已成为目前盐湖卤水提锂的主要方法。
溶剂萃取技术提取碳酸锂
溶剂萃取技术用于盐湖卤水提锂早已被人们所重视,是从低品位盐湖卤水中提取锂的行之有效的方法,从盐湖卤水中萃取锂的体系有单一萃取体系和协同萃取体系两类。其中萃取过程中多采用磷酸三丁脂为萃取剂,盐酸作为反萃剂。三氯化铁为络合剂,经多级逆流萃取、反萃取、洗酸等阶段,萃余液排放,空有机相返回萃取阶段使用。得到的反萃取液经成品工序的蒸发浓缩、焙烧、浸取、去除杂质,再蒸发浓缩、纯碱沉淀制取碳酸锂产品,其工艺流程如图所示:
溶剂萃取法最大的优点是适合从高镁锂比盐湖卤水中提取碳酸锂,而且工艺可行;但是在萃取工艺中需要处理的卤水量大、对设备的腐蚀性较大,从而在实施的过程中对设备材质的要求较高。因此随着工艺的高质量要求,天一萃取在以往萃取设备的基础上研制了CWL新型离心萃取机,该设备应用在化工行业具有较强的抗腐蚀性能,与传统的厢式和塔式萃取设备相比,在离心力作用下,级存留时间短、分相迅速、适应的流比范围宽,处理能力大;通过调换堰板和变频调速可满足不同密度、不同粘度的液体物料。