利用太陽池從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰的方法

2023-07-03 01:11:26 1

專利名稱：利用太陽池從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰的方法
技術領域：
本發明屬於一種從碳酸鹽型滷水中結晶析鋰的方法。
背景技術：
鋰是最輕的金屬元素，具有一系列獨特的物理和化學性能，因而鋰及其鹽類在現代工業和科學技術中有著廣泛的用途，世界鋰的消費量呈持續增加的趨勢。在世界鋰總資源量中，滷水鋰礦約佔75％，硬巖鋰礦約佔25％；我國滷水鋰礦約佔72％，硬巖鋰礦佔28％。由於鹽湖提鋰較硬巖成本低1～1.5倍以上，目前從鹽湖中生產鋰鹽已超過從硬巖鋰礦中生產鋰鹽，因而從鹽湖滷水中提取鋰鹽已成為世界發展鋰工業的大趨勢。
中國專利99105828.3提供了一種從碳酸鹽型滷水中提取鋰鹽的方法，該方法利用高原所處寒冷條件促使Na2SO4·10H2O大量沉澱的資源特點，從鹽湖中抽取高鋰低硫酸根滷水作原料，採用多級冷凍日曬淺水池-控制池-結晶池-母液池，使石鹽、芒硝在日曬淺池大量分離(蒸發沉澱)，使鋰在滷水中達到預濃縮，然後集中到控制池，使滷水的鋰含量1500-2800mg/l和溫度在5℃以上，控制倒滷至結晶池，使結晶池中富集高品位、厚度大的高鋰混鹽，其含Li2CO3品位在5％以上。在此方法的基礎上，本發明繼續探索提高碳酸鋰析出的技術手段。
碳酸鋰在水中的溶解度隨著溫度的升高而降低，由30℃時的1.25g至80℃時的0.85g，降低了32％。因此當滷水中鋰含量達到或接近飽和點後，控制碳酸鋰沉澱析出的指標是溫度。如果採用人工加熱富鋰滷水析鋰，效果很好，但在能源匱乏的情況下人工加熱方法並不可行。利用塑料大棚作為沉鋰結晶池，可使滷水升溫而基本無蒸發，並且防止雨雪季節滷水淡化以及颳風時泥砂進入結晶池，保持了所產混鹽的潔淨，所取得混鹽中碳酸鋰含量達到30％左右。但塑棚結晶池的不利因素是容積小，處理滷水量少，收鹽費時費力；受日照影響大，蓄熱能力差，棚內早晚溫差較大，造成石鹽、水鹼等在低溫下結晶析出，影響了鋰鹽的純度；另外，由於在高原地區大風大雪天氣多，風雪極易損壞塑棚，使得生產成本升高。

發明內容
本發明的目的在於提供一種在交通不便和缺乏礦物能源等高原地區，利用自然條件(太陽能資源)高效益、無汙染地從碳酸鹽型滷水中結晶析鋰的方法。
本發明的技術解決方案是用太陽池作為結晶池從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰，太陽池的工作介質即生產碳酸鋰的原料滷水；所說的太陽池直接以粘土圍成，採光面積1000-10000m2，池深3-4m，池底是塑膜和水菱鎂礦的夾心結構，池體內壁鋪有黑色土工膜或高密度聚乙烯、聚氯乙烯等作為襯墊。
太陽池由上往下分為3個區域表面對流層由淡水組成，其溫度與環境溫度相近，主要起到形成和保護其下的鹽梯度層的作用；底部對流層(儲能區)由飽和的鹽溶液組成，主要起吸熱和儲熱功能。溫度不均勻時，可以通過對流和熱傳導而達到均勻狀態，因而其作用是集熱和蓄熱；中部非對流層，其鹽濃度隨深度而增加，使該層類似絕熱器，阻止熱傳遞，不使熱量散失於池面，因而可以使底部貯能層區的溫度變化比上對流區的溫度高許多，從而達到收集和儲存太陽能的功效。
本發明的優點是充分利用自然的氣候資源(太陽能)的優勢，以太陽池作為碳酸鋰的結晶池，使滷水中易於分散的碳酸鋰大量集中沉澱和提取，而最大限度地降低成本和減少礦物燃料的消耗；太陽池充分蓄積太陽能，處理滷水量大，穩定運行後池底溫差小，有利於碳酸鋰充分結晶析出；太陽池可以跨季度儲存熱量，在冬季池底部仍可維持20℃左右的溫度，雖然溫度較夏季降低較多，但冬季滷水鋰濃度較高，因此碳酸鋰仍然可以在太陽池中沉積析出，由此達到了全年進行生產的目的，更新了以前只能冬季儲滷的舊工藝，提高了生產效率；本方法直接用滷水作為工質可以大大降低太陽池的造價，利用高原地區豐富的太陽能及鹽資源，把太陽池技術應用於鹽田生產碳酸鋰混鹽中去，可以使生產碳酸鋰混鹽的成本大大降低。


附圖為太陽池的結構示意圖。
其中1.粘土、2.土工膜、3.塑膜、4.隔熱材料以鹽湖中高鋰、高碳酸根的滷水作原料，將其濃縮後得到富鋰滷水，控制太陽池中富鋰滷水深度為1.5～2.5m。
在滷水層上灌入潔淨淡水30-50cm，此時太陽池中滷水和淡水層總深度為1.8～3m。經20-40天吸收太陽能蓄熱後，冬春季節池底溫度可達15～40℃，夏秋季節池底溫度可達40～60℃以上，滷水經太陽池加熱後，鋰單次收率達20％以上池中富集厚度達3mm左右的高鋰混鹽，結晶混鹽含碳酸鋰品位在80％以上；沉鋰期間根據蒸發情況，周期性地為太陽池補充淡水，保持池內水位不變，保證了淡水層厚度基本穩定，保證池內的積溫效果；結晶池的操作方式有兩種間歇式當貯能區滷水濃度下降至該區溫度的準平衡濃度時，將滷水抽出，重新灌入高濃度滷水，進行第二周期的結晶析鋰。
連續式當太陽池啟動後，每天以一定的流量連續灌入新鮮的滷水，並以一定的流量連續排出尾滷。
以鹽湖中高鋰、高碳酸根-的滷水作原料，將其濃縮後得到Li+濃度為2.64g/l的富鋰滷水，控制太陽池中富鋰滷水的深度為2.5m左右；在滷水層上灌入潔淨淡水50cm左右，此時太陽池中滷水和淡水層總深度約為3m。運作時間為2002年3月19日至5月4日，經40天吸收太陽能蓄熱後，太陽池貯能區溫度達到31.5℃左右，池中富集厚度達3mm左右的高鋰混鹽，結晶混鹽含碳酸鋰品位為83.1％。沉鋰期間根據蒸發情況，周期性地為太陽池補充淡水，保持池內水位不變，保證太陽池的積溫效果。至5月8日，將太陽池中滷水抽出，此時滷水中鋰濃度為2.04g/l，獲得碳酸鋰品位為83.1％的混鹽8.31噸(乾重)。
太陽池採光面積1936米2，坡度比1∶1，池體內壁鋪有黑色土工膜作為襯墊，池底用菱鎂礦製作隔熱層。
以鹽湖中高鋰、高碳酸根的滷水作原料，將其濃縮後得到Li+濃度為1.8g/l的富鋰滷水，控制太陽池中富鋰滷水的深度為1.69m左右；在滷水層上灌入潔淨淡水40cm左右，此時太陽池中滷水和淡水層總深度約為2.09m。運作時間為2002年5月17日至6月9日，經23天吸收太陽能蓄熱後，太陽池貯能區溫度達到40℃左右，池中富集厚度達3mm左右的高鋰混鹽，結晶混鹽含碳酸鋰品位為81.6％。沉鋰期間根據蒸發情況，周期性地為太陽池補充淡水，保持池內水位不變，保證太陽池的積溫效果。至6月9日，將太陽池中滷水抽出，此時滷水中鋰濃度為1.22g/l，獲得碳酸鋰品位為81.6％的混鹽7.6噸(乾重)。
以鹽湖中高鋰、高碳酸根的滷水作原料，將其濃縮後得到Li+濃度為1.59g/l的富鋰滷水，控制太陽池中富鋰滷水的深度為1.5m左右；在滷水層上灌入潔淨淡水30cm左右，此時太陽池中滷水和淡水層總深度約為1.8m。運作時間為2002年6月4日至6月30日，經26天吸收太陽能蓄熱後，太陽池貯能區溫度達到47℃左右，池中富集厚度達3mm左右的高鋰混鹽，結晶混鹽含碳酸鋰品位為82.8％。沉鋰期間根據蒸發情況，周期性地為太陽池補充淡水，保持池內水位不變，保證太陽池的積溫效果。至6月30日，將太陽池中滷水抽出，此時滷水鋰濃度為1.07g/l，獲得碳酸鋰品位為82.8％的混鹽4.43噸(乾重)。
權利要求
1.一種利用太陽池從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰的方法，其特徵在於用太陽池作為結晶池從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰，太陽池的工作介質即生產碳酸鋰的原料滷水；所說的太陽池直接以粘土圍成，採光面積1000-10000m2，池深3-4m，池底是塑膜和水菱鎂礦的夾心結構，池體內壁鋪有黑色土工膜或高密度聚乙烯、聚氯乙烯等作為襯墊。
2.根據權利要求1所述的從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰的方法，其特徵在於太陽池中富鋰滷水深度為1.5～2.5m，在滷水層上灌入潔淨淡水30-50cm，太陽池中滷水和淡水層總深度為1.8～3m，經20-40天吸收太陽能蓄熱後，冬春季節池底溫度可達15～40℃，夏秋季節池底溫度可達40～60℃以上，沉鋰期間根據蒸發情況，周期性地為太陽池補充淡水，保持池內水位不變，保證淡水層厚度基本穩定，保證池內的積溫效果。
3.根據權利要求1或2所述的從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰的方法，其特徵在於結晶池的操作方式為間歇式當貯能區滷水濃度下降至該區溫度的準平衡濃度時，將滷水抽出，重新灌入高濃度滷水，進行第二周期的結晶析鋰。
4.根據權利要求1或2所述的從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰的方法，其特徵在於結晶池的操作方式為連續式當太陽池啟動後，每天以一定的流量連續灌入新鮮的滷水，並以一定的流量連續排出尾滷。
全文摘要
本發明屬於一種從碳酸鹽型滷水中結晶析鋰的方法。用太陽池作為結晶池從碳酸鹽型滷水中結晶析出碳酸鋰，太陽池的工作介質即生產碳酸鋰的原料滷水；所說的太陽池直接以粘土圍成，採光面積1000－10000m
文檔編號C01D15/08GK1398786SQ0212935
公開日2003年2月26日 申請日期2002年9月4日 優先權日2002年9月4日
發明者鄭綿平, 卜令忠, 鄧月金, 乜貞, 羅莎莎, 張永生, 趙元藝, 黃維農, 王嶽傑 申請人:中國地質科學院鹽湖與熱水資源研究發展中心