磁性纳米锂离子筛海水提锂应用研究【文献综述】

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1、毕业设计文献综述化学工程与工艺磁性纳米锂离子筛海水提锂应用研究[前言]金属锂及其化合物在能源和新材料方面具有重大应用前景,被公认为“推动世界进步的能源金属”，海水提锂前景广阔。由于海水中锂离子浓度过低（约为0.17PPM），故海水提锂一般分两步进行。先将海水中的锂离子浓缩到盐湖中锂离子水平，然后通过各种方法得到相应的锂盐。自然界中的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐湖卤水、海水及地热水中。据统计,海水中的锂资源储量约2.6×1011t，是陆地锂资源总量的一万余倍,盐湖卤水锂资源储量约占陆地锂资源总量的70～80%。因此盐湖卤水提锂和海水提锂将成为锂盐生产的主攻方向。因为海水

2、中锂离子含量过低仅为0.17mg/L，在提取过程中成本过大，还没有大规模工业化的报道。锂的市场前景锂及其化合物以其特有的优良性能在众多领域表现出重要的作用,被人们重视的程度越来越高。锂已成为现代尖端科学技术、现代工农业和国防建设所需的主要材料之一,并进入人类生活的方方面面。锂的近二十年世界产量情况[1]如图1。由图1可知,锂的世界产量逐年上升,20年内翻了一番。国内锂的消费量也呈逐年上升趋势,目前年用量在5000t以上。[主题]一、盐湖提锂近年来,智利的阿塔卡玛(Atacama)盐湖,美国的西尔斯(Sear2les)湖,银峰(SilverPeak)湖地下卤水和阿根廷Hombe

3、Muerto盐湖,形成较强的生产能力。目前,全球从卤水中生产的锂盐产品(以碳酸锂计)已占锂产品总量的85%以上。阿塔卡玛盐湖资源的开发是九十年代世界盐湖资源开发的典范之一。随着1997年智利敏萨尔公司对阿塔卡玛盐湖锂盐的成功开发,其碳酸锂产品以其质量好、成本低(<1000美元/tLi2CO3不到),已占领了国际锂盐市场。近年来,我国逐步加强盐湖化工生产,但盐湖资源综合利用程度低、加之锂镁比高而被排放废弃,既造成了资源的浪费,也严重地制约了盐湖产业的发展。纵观国内外从盐湖卤水中提取锂盐的工艺技术方法,归纳起来主要有沉淀法、萃取法、离子交换吸附法、碳化法、煅烧浸取法、许氏法和电渗

4、析法等。其中沉淀法、萃取法、离子交换吸附法和碳化法研究得广泛深入,是主要的盐湖卤水提锂方法,从卤水中提取锂盐在工业上一般都是采用蒸发—结晶—沉淀法,该法的最终产品一般都是碳酸锂。本文针对国内外盐湖卤水提锂研究进展进行了归纳总结。1　沉淀法沉淀法从盐湖卤水中提锂包括碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、水合硫酸锂结晶沉淀法以及最近出现的硼镁、硼锂共沉淀法等方法。1.1　碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法从盐湖卤水中提锂是最早研究并已在工业上应用的方法,该方法是将工业纯碱加入浓缩的盐湖卤水中使锂以碳酸锂形式析出。此法适宜于低镁锂比的盐湖卤水提锂。美国西尔斯湖、银峰锂矿及智利阿塔卡玛盐湖都采用此方法开

5、发Li2CO3产品。Minsal公司开发智利Atacama盐湖卤水生产碳酸锂采取的工艺是:利用太阳能将卤水先后在氯化钠池和钾石盐池中沉淀出NaCl和KCl,使母液中的锂达到饱和(含LiCl约为38%),然后在碳酸锂精制加工厂中先用煤油萃取法除硼,再分两步除镁:第一步加苏打沉淀碳酸镁,除去卤水中80%左右的镁;第二步加石灰以氢氧化镁的形式除去剩余的约20%的镁,最后向除硼、镁的卤水中加碳酸钠沉淀出碳酸锂产品。该类方法工艺流程较复杂,耗碱量较大,但近年来已有较大的改进,已成为低镁锂比盐湖卤水提锂的主要方法。Daniel等将采用此法得到的碳酸锂泥浆在自行设计的反应器中与CO2反应转

6、化成LiHCO3水溶液,再经过滤除杂、离子交换除Ca2+、Mg2+后,溶液转入另一反应器于60～100℃加热沉淀出高纯Li2CO3(>99.4%)产品,钠含量低于20mg/kg。目前,以盐湖Li2CO3工业纯产品为原料,制取高纯Li2CO3的关键技术研究已成为新的研究热点。近年,已有将碳酸盐沉淀法用于从高镁锂比盐湖卤水中提取碳酸锂的专利报道。陆增等[2]利用日晒蒸发池对盐湖晶间卤水进行自然蒸发浓缩,分段结晶分离加入沉淀剂,与镁离子形成难溶盐(碳酸镁或氢氧化镁),固液分离;液相除镁,料液经调节pH值,蒸发浓缩,使NaCl结晶析出,氯化锂浓度应达到100g/L以上;以纯碱为沉淀剂

7、,使碳酸锂沉淀析出,经分离、干燥,制得碳酸锂产品。该方法工艺过程操作性强,利用太阳能自然蒸发,既有利于降低成本,也易于实现工业化;工艺过程采用分阶段结晶分离,副产多种产品,提高对盐湖资源的综合利用率。王日公等[3]将高镁锂比盐湖卤水在40～100℃范围内控制达到过饱和浓度,在保温的状态下立即抽入到带搅拌器的振荡分离塔中,加入化学计量的碳酸钠,并同时开动搅拌机及振荡器振荡5～10min,静置至锂镁碳酸盐有明显的分界面为止,同步分离出碳酸镁和碳酸锂,再在离心机中将碳酸锂悬浮物脱水,将碳酸锂粗品按常规精制法精