盐湖锂资源分离提取方法研究进展.
专论与综述
盐湖锂资源分离提取方法研究进展
*
贾旭宏 1, 2
, 李丽娟 1
, 曾忠明 1
, 刘志启 1, 2
, 张波
1, 2
(1中国科学院青海盐湖研究所 , 中国科学院盐湖资源与化学重点实验室 , 青海西宁 810008;
2中国科学院研究生院 , 北京 100049 摘要 :介绍了我国盐湖卤水锂资源的特点和开发现状 , 对目前国内外盐湖卤水提锂的方法和技术的进展情况进行了综述和
评价 , 指出了适合我国盐湖卤水提锂的方法和今后的重点研究方向 , 希望能够为我国卤水锂资源的开发利用提供借鉴。
关键词 :盐湖锂资源 ; 卤水提锂 ; 开发技术 ; 综合利用
Progress of the M ethod -develop m ent of Separating and
Extracti ng L ith i u m fro m Bri ne L akes
*
JI A X u -hong 1, 2, LI L i -juan 1, ZE NG Zhong -m ing 1, LI U Zhi -qi 1, 2, Z HANG B o
1, 2
(1Key Laboratory of Salt Lake Resources and Che m istr y , Q i n gha i I nstitute of Salt La kes , C AS , Q inghaiX ini n g 810008;
2Graduate Un i v ersity of Chinese A cade m y o f Sciences , Be ijing 100049, Ch i n a Abst ract :The characteristics and explo ita ti o n sta t u s quo o f lith i u m resources i n do m estic sa lt lakes w ere introduced .
The status quo and progress on ex traction m ethods of lit h i u m fr o m salt lake br i n es at ho m e and abroad w ere no t on l y re vie w ed but also evaluated . Furt h er m ore , the suitable m ethod of extracti n g lithium fro m sa lt lake bri n es and future research directions w ere po i n ted ou, t in hope o f prov iding so m e reference fo r the explo itati o n o f our do m estic lith i u m resources i n salt lakes .
K ey w ords :lith i u m resources in sa lt lakes ; lith i u m extraction in br i n e ; pr ocessi n g techn i q ue ; integ rated utilization
*
基金项目 :中国科学院科技创新资助项目 (编号 :2008-34 。
作者简介 :贾旭宏 (1985-, 男 , 汉族 , 甘肃人 , 主要从事盐湖提锂新工艺研
究。 :(, , E -m a i i l ac . cn
锂是 1817年由瑞典著名化学家贝齐里斯的学生阿尔费特逊 (August A r f w edson 在分析一种矿石的成分时发现的 [1]。近年来 , 世界对锂产品的消费量一直呈较快的增长趋势。锂是目前已知最轻、半径最小的银白色碱金属 , 因此锂及其化合物有许多特有的优良性能 , 用途非常广泛 [2]。锂及其化合物已广泛应用于玻璃、陶瓷、润滑、电子、冶金、医药、制冷、航空航天等行业和
领域。在新能源领域 , 氘化 6
L i 在核聚变反应堆中用中子照射后可以得到氚 , 是核聚变反应的核燃料 , 这使得锂作为战略能源资源而备受关注。此外 , 在锂离子电池、超轻高强度锂铝合金等领域的应用也越来越受重视 , 据预测它有希望取代传统矿物燃料而成为大型设备的动力源 , 这使得锂被誉为 21世纪的能源新贵。
锂在自然界中主要以固体锂矿石形式存在于锂辉石、锂云母等伟晶岩中 , 以锂离子形式存在于盐湖卤水、地下卤水及海水中。据统计 , 世界已发现和新发现的锂资源中 , 卤水锂资源占有绝对优势 , 约占地球锂资源的 91%[3]。近年来 , 由于卤水提锂具有成本低廉、工艺简单的优势 , 且固体锂矿资源日益枯竭 , 市场上由固体矿物生产的碳酸锂、氯化锂等锂产品大量减少 , 来源于卤水的锂产品比例大幅度提高 , 锂资源的开发及应用方向发生了重大转折。
1 我国卤水锂资源的特点
我国是一个锂资源大国 , 已探明的锂资源工业储量位居世界第二 , 仅次于玻利维亚。远景储量更为可观 , 尤其是液体锂矿资源非常丰富 , 卤水锂占79%。仅青海和西藏盐湖卤水中锂的远景储量就与世界其他国家目前已探明的总储量相当。据估计 , 青海柴达木盆地盐区 L i C l 储量约 2700万吨 , 其中台吉乃尔湖区储量约 500万吨 , 西藏扎布耶盐湖卤水锂质量浓度高达1000~2000m g /L,固液相估算锂储量约 150万吨 , 还富含硼、钾、铷、铯、溴等元素 , 具有极大的潜在经济价值 [4]。
我国盐湖含锂卤水资源有两个显著的特点 :一是锂含量高 , 卤水中锂质量浓度高达 2. 2~3. 1g /L; 二是镁锂比高 , 比国外高数十倍乃至百倍 , 东台吉乃尔盐湖卤水镁锂比达到 40(美国银峰卤水中该值为 2, 智利阿塔卡玛盐湖卤水为 6 [5], 这
给我国锂资源的开发带来了一定的难度。因而 , 研究出一种锂资源的高效分离提取技术 , 是大规模开发我国盐湖锂资源的关键。
2 国内外盐湖卤水提锂研究现状
卤水组成复杂 , 一般均含有大量 N a 、 K 、 B 、 M g 、 Ca 、 L i 等离子的氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硼酸盐 , 且不同盐湖的组成有很大
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差异 , 因而各盐湖提锂所采用的生产工艺也不同。锂在卤水浓缩过程中 , 按卤水体系的特点 , 有的被富集在浓缩的卤水中 , 有的在浓缩过程中随同其他盐类析出。卤水中的锂常以微量形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存 , 由于它们化学性质非常相近 , 使得从中分离提取锂盐十分困难。镁和锂是元素周期表中处于对角线的两种元素 , 化学性质更是十分相似。卤水中高含量镁的存在 , 使分离锂的技术变得更加复杂 , 成为卤水提锂的关键技术难题。因此 , 降低盐湖卤水中的镁锂比值对利用卤水资源生产锂盐的可行性和经济效益至关重要。
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、许氏法和电渗析法等 [6]
。其中对沉淀法、萃取法、离子交换吸附法的研究较为深入 , 是盐湖卤水提锂的主要方法。
2. 1 沉淀法
沉淀法是最早研究并已在工业上应用的方法。该法是将卤水蒸发制盐后 , 通过脱硼、除钙、除镁等分离工序 , 使锂离子存于老卤中 , 再用纯碱沉淀制碳酸锂产品。该法将锂作为副产物进行回收 , 工艺技术较为成熟 , 可靠性高 , 但不适用于含大量碱土金属及锂浓度低的卤水 [7]。 2. 1. 1 碳酸盐沉淀法
碳酸盐沉淀法 [8-9]是利用太阳能将含锂卤水在蒸发池中自然蒸发、浓缩 , 锂含量达到适当浓度后 , 用石灰除去残留的镁杂质 , 然后加入碳酸钠使锂离子以碳酸锂形式析出 , 此法适用于低镁锂比的盐湖卤水提锂。美国自 60年代以来
从银峰卤水提锂、智利自 70年代中期开始从阿塔卡玛卤水提锂均利用当地充足的太阳能蒸发卤水 , 先分步沉淀析出其他盐类 , 使锂富集于母液中 (其浓度可提高到 0. 5% , 最终以碳酸钠沉淀碳酸锂 [10]。
我国自 50年代以来 , 从自贡井卤经制盐 , 提取硼、钾、碘、溴等产品后 , 约有 80%的锂留在母液中 , 经分步沉淀除 Ca 、 M g 及 Fe 等杂质 , 再用碳酸钠沉淀碳酸锂。
由于该法在提锂前 , 需消耗大量的碳酸钠分步沉淀 Ca 、 M g 等杂质 , 对于我国高镁锂比的盐湖 , 采用此法提锂很不经济。 2. 1. 2 铝酸盐沉淀法
铝酸盐沉淀法是一种适合高镁锂比卤水的方法。 20世纪 70年代初 , 中科院青海盐湖研究所对此进行过深入的研究 [11]。该法是活性氢氧化铝与卤水中锂作用形成锂铝化合物进行提锂。铝酸钠碳化沉淀法提锂是以 10%铝酸钠为原料 , 经二氧化碳 (浓度为 40% 碳化分解制得对溶液中锂盐具有高效选择性的无定形 A l(OH 3, 将制得的 A l (OH 3按铝锂重量比 13~15加入提硼后(含锂 0. 13% 的卤水中沉淀分离锂 , 锂镁的分离率均达 95%以上。铝锂沉淀物 (L i C l 2A l(OH 3 n H 2O 于 350 焙烧 30m in , 用水在室温下浸取 , 使沉淀物中铝锂分离。浸取液用石灰乳和纯碱除去钙、镁等杂质 , 蒸发浓缩后加入 20%的碳酸钠溶液 , 在 95 反应生成碳酸锂 , 经洗涤烘干可达工业一级品标准。从碳化液中回收的纯碱与氢氧化铝渣在 900 煅烧 , 浸取后得到的铝酸钠溶液可循环使用。此方法锂的总回收率为 84%, 碳酸锂纯度为 98. 5%~99. 0%。不足之处是工艺的工序较多、周期较长 , 且铝酸钠碳酸化液和焙烧浸取液蒸发能耗高 , 纯碱消耗量大 , 以致生产成本较高。
黄师强等 [12]用铝酸钠碳化焙烧法从大柴旦盐湖饱和氯化镁卤水脱硼母液中进行了提取碳酸锂的研究 , 锂沉淀率和镁分离率均可达 95%以上 , 制得的碳酸锂纯度达 98%以上 , 锂收率达 87%, 并发现无定形氢氧化铝溶液对锂具有高效选择性且与制备方法无关。
[13]A l C l 为原料海卤 , Ca(OH 2调节 p H 值到 6. 8~7. 0, 形成的氢氧化铝沉淀含有大量的锂 , L i 2O /Al 2O 3摩尔比为 1 5; 沉淀分离并水洗后溶解在36%的盐酸中 , 再用有机溶剂 (如甲基异丙酮萃取锂 , A l C l 3和沉淀的水洗液可以被循环利用。该法提锂结合了溶剂萃取法 , 但工艺流程十分冗长 , 且锂的回收率也有待提高。
鉴于上述方法的不足 , 钟辉等 [14]提出采用硼镁共沉淀达到除镁提锂的目的。在该方法中 , 高镁锂比的盐湖卤水经盐田蒸发析出 N aC l 、钾镁混盐后再经盐田蒸发析出 M gC l 2 6H 2O, 这种盐田蒸发脱镁方式可脱出 60%~70%的 M g 2+, 使 L i +富集至 20~30g /L。然后在浓缩老卤中加入能使硼镁以复盐形式共沉淀的沉淀剂 (如氢氧化物、碳酸盐、 NH 3 H 2O 等 , 在一定温度、压力和 p H 值下 , 使 L i +富集分离。经后处理得到锂盐产品 , 锂的总收率达 80%~90%。此技术工艺简单、分离效率高且易于工业化生产 , 但该法仍处于实验阶段 , 在进一步的中试或扩试中能否得到理想的分离效果尚待观察。
2. 2 溶剂萃取法
溶剂萃取法是当前国内外研究较多的盐湖提锂技术。目前国际上用于锂的萃取剂主要有 :醇、酮及双酮类、有机磷类、季胺盐 -偶氮离子螯合 -缔合类、冠醚类、肽菁类等五大类萃取剂及
萃取体系 [15]
。对于高镁锂比盐湖卤水 , 较为合适的萃取剂为有机磷类 , 其它类型的萃取剂多用于锂与碱金属的分离 [16]。
1975年 , 中科院上海有机化学研究所提出了 20%N -503[N, N -二 (1-甲基庚基己酰胺 ]-20%T BP (磷酸三丁酯 -60%200号溶剂汽油萃取锂的体系和方法[8]。在此基础上 , 中科院青海盐湖研究所结合大柴旦盐湖的情况 , 发明了组成为 50%~70%TBP 、 30%~50%200号溶剂油的萃取体系 , 并在 1987年建成了 50吨的中试厂 , 总回收率达 96%以上、 L i C l 纯度达 98%以上 [8, 17]。该工艺的
有机萃取剂 TBP 和共萃取剂 F eC l 3均无毒 , 且可以循环利用 , 但对设备腐蚀严重 , 不能长期连续运行 , 且 F eC l 3在使用过程中存在乳化现象。
陈正炎等 [19]研究了新的萃取体系。该体系采用代号为 S K 和 SE 的混合有机萃取剂 , 以磺化煤油为稀释剂 , 其组成为 40%S K -30%SE-磺化煤油。采用该法对镁锂比为 110的实验室配置卤水进行分离 , 锂镁分离系数达到 485, 对锂的一次萃取率即达到 53%以上 , 四次萃取率超过 94%。由于 M gC l 2具有很强的盐析效应 [20], 水相中与锂共存的饱和氯化镁可大大提高锂的萃取率 , 证明 SK -SE 体系对高镁卤水萃取锂特别有效。但是对不同 C a /Li 比的水相萃取时 , 锂的萃取率很低 , 表明 S K -SE 体系不适于从含钙卤水中萃取锂。
总的来说 , 溶剂萃取法成本偏高 , 另外萃取剂损失、设备腐蚀及对环境的污染等也是萃取法需要解决的一些突出问题。
2. 3 离子交换吸附法
吸附法的关键是寻找吸附选择性能好、循环利用率高的吸附剂 , 此外还要求吸附剂的制备方法简便 , 成本相对较低 , 易清洗 , 对环境无污染。按吸附剂的性质可分为有机离子交换吸附剂和无机离子交换吸附剂 [21]。 2. 3. 1 有机离子交换吸附技术
有机离子交换树脂法就是把人工树脂直接加入到卤水中用以吸附卤水中的 L i +, 如 I R -120B 型阳离子交换树脂。有机离子交换树脂对较高价态的离子吸附效果较好 , 对较低价态的 , 如对一价的锂离子选择性吸附较差 , 此外 , 有机离子交换树脂法还有吸附容量小、交换速度慢、溶损度大、易破碎、利用率低等缺点 , 而且需要处理大量卤水 , 动力能耗大 , 成本较高 , 因此人们对吸附锂的 Sh i u [22]用 PVC
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广州化工
和 D M F 造粒 , 制得了锂饱和吸附容量达 25m g /g的粒状氧化锰离子筛。Um eno 等 [23]利用聚氯乙烯 (PVC 作粘结剂 , 将锂锰氧
化物 (L i 1. 33 M n
1. 67
O
4
制成薄膜 , 然后用酸洗脱出其中的锂得到膜
吸附材料 , 其吸附容量损失较小 , 在海水中吸附容量为 16m g /g, 而且这种膜吸附剂适合大量生产和连续操作。青海钾肥厂曾用何氏 HF 树脂对青海一期工程产钾后的老卤水进行了小型实验 , 获得成功。但中型实验的结果说明此方法很不经济 , 成本较高。究其原因主要是有机离子交换树脂不易亲水 , 对锂离子的吸附选择性差 , 需要在交换溶液中配入 80%~95%的甲醇用以抑制其他阳离子的交换 , 提高对锂离子的选择性 [24]。大量使用甲醇使生产成本大大提高 , 因此该法在技术上难以实现产业化。 2. 3. 2 无机离子交换吸附技术
无机离子吸附法是利用无机离子吸附剂对 L i +有较高的选择性和特定的记忆效应的特点 , 实现从稀溶液中选择性提锂的方法 , 特别是具有离子筛效应的无机离子交换吸附剂 , 对高镁锂比的盐湖卤水中的 L i +有很好的竞争选择吸附性 [24]。目前无机离子交换吸附剂主要有 :无定型氢氧化物吸附剂、层状吸附剂、复合锑酸盐吸附剂和铝盐吸附剂、离子筛型氧化物吸附剂。无定型氢氧化物吸附剂主要是用铝的氧化物和含水氧化物作为原料 , 它对 L i +的吸附强弱与溶液 L i +的浓度有关 , L i +浓度越高 , 吸附性越强 [25]。
层状离子交换吸附剂多为成层状结构的多价金属的酸性盐 , 其对金属离子选择性与层间距有关 , 如砷酸盐和磷酸盐等。砷酸钍的晶体结构紧密 , 只有锂离子与其空隙大小相同 , 故锂离子能渗入其中置换氢 , 其他离子则被阻挡在
晶体外面 , 从而实现分离理的目的。但砷酸钍有毒 , 故实际生产中一般不使用。另外 , 层状吸附剂的酸处理物在以适当的温度加热处理后 , 其层间结构会发生变化 , 导致吸附选择性也发生变化。
复合锑酸盐吸附剂出现较晚 , 人们正在对其进行广泛而深入的研究。当过渡金属氢氧化物与锑酸复合时 , 呈现出与各单一氢氧化物不同的选择性 , 尤其是对 L i +的选择性明显提高 [26]。比如使用锑酸锡时 , Sb /Sn的摩尔比越高 , 对L i +的吸附性就越强 , 最大吸附容量可达 1. 0m g /g~1. 4m g /g。
铝盐吸附剂 [12]的研制是受铝盐沉淀法提锂的启发 , 该吸附
剂通常可表示为 L i X 2A l (OH 3 n H
2
O, 它是将 L i X 嵌入
A l(OH
3
中得到的产物。这种产物是缺陷型无序结构 , 用酸洗先除去 L i +后 , 产生的空位对 L i +有吸附活性。由于受空间位阻的影响 , 较大的碱金属及碱土金属被阻隔在铝盐吸附剂外 , 从而将镁、锂分离。 Bau m an W illi am C 等 [27]用此类吸附剂进行的实验室和工业试验装柱实验表明 , 从含盐量 300~500g /L、含锂量 1~215g /L的卤水中吸附锂 , 静态吸附容量为 6~7mg /g, 动态吸附容量为
4~6m g /g。铝盐吸附剂的优点是不需要成型造粒、损耗小、使用寿命长 , 但其仍有吸附量小 , 溶液处理量大的缺点。离子筛型氧化物吸附剂则是预先在无机化合物中导入目标金属离子 , 两者加热反应生成复合氧化物 , 在不改变复合氧化物晶体结构的前提下 , 用酸处理等方法将目标金属离子浸洗出来 , 得到具有规则空隙结构的无机物模板。这种空隙对原来的导入目标金属离子具有特定的接受性能 , 能够吸附原目标金属离子并形成稳定的晶体结构。当多种离子共存的情
况下 , 吸附剂对原导入的目标金属离子有记忆功能和筛选作用 , 即为离子筛效应 [28]。 20世纪 70年代起 , 国外就开始了这方面的研究工作 , 我国从 20世纪80年代开始也进行了相关研究 , 主要集中在锰氧化物及钛氧化物离子筛的研究。锰氧化物离子筛是从标准的立
方尖晶石结构的 L M i n 2 O
4
, 经过酸洗去除晶格中的 L i +, 从而转
M , 对 L i +, 可有效的从含有钠、钾、钙、镁等离子的盐湖卤水中吸附 L i +, 从而还原为正尖晶石结构的锂锰氧化物 , 再用酸将 L i +洗出并回收 , 最终达到提取 L i +的目的 [29]。 K oyanaka 等 [30]于 2002年研制的利用高温固相反应制得的尖晶型补 M n O
2
对卤水中 L i +的吸附
容量达到了 27m g /g。 Chitrakar [31]等人制备的 L i
1. 6
M n
1. 6
O
4
离子筛
吸附剂对 L i +的吸附容量可达 40mg (L i /g(L i
1. 6
M n
1. 6
O
4
, 为目前报道的最高吸附容量的锂离子吸附剂。钛氧化物离子筛是用L i
2
CO
3
与 T i O
2
合成 L i
2
T i O
3
, 经过酸洗后制取的对锂离子具有记忆功能的选择性吸附材料。核工业部化工冶金研究院与青海盐湖工业集团曾在察尔汗盐湖进行了吸附法提锂的工艺研究 , 并
进行了一定程度的放大实验 , 得到了合格的碳酸锂等产品。 T i O 2离子筛对 L i +的吸附量达 20m g(L i /g(T i O
2
, 锂的总回收率在 90%以上 [24]。钛氧化物离子筛的化学稳定性和机械强度、吸附容量都比锰型离子筛好 , 但生产成本较高。
2. 4 盐析法
盐析法与传统的沉淀法相比收率高 , 成本低 , 但工艺过程要在封闭条件下循环 , 除硼、脱色问题没有很好解决 , 锂的总回收率低 , 实际应用还有困难。具体步骤是 , 盐湖卤水经过冷冻蒸发后 , 可以获得含 L i C l 浓缩卤水 , 将其除杂净化 , 得到锂镁氯化物
的水盐溶液 , 利用 L i C l 和 M gC l
2
在 HC l 水溶液中溶解度的不同 ,
用 H C l 盐析 M gC l
2
提取 L i C l 。在对 HC l-L i C l-M gC l-H 2
O 四元体系 0 等温相图分析的基础上 , 用含饱和氯化镁的盐湖卤水提取锂[32]。大柴旦饱和氯化镁卤水提硼后冷冻蒸发获得含 L i C l 6%~7%的浓缩卤水 , 该卤水可近似看作锂镁氯化物水盐溶液。
基于 L i C l 和 M gC l
2
在 H C l 水溶液中溶解度不同 , 用 HC l 盐析
M gC l
2
提取 L i C l [33]。
2. 5 碳化法
在传统沉淀法的基础上 , 采用碳化除钙的新方法 , 并应用于浮选脱硼后的母液提锂 , 取得了较为满意的效果。它是在碱性
母液中 (p H >12, 用石灰乳使 M g 2+以 M g(OH
2
沉淀去除 , 再通
入 CO
2
, 将溶液的 p H 保持在中性或弱碱性 , 使 C a 2+以碳酸钙沉
淀 , 在此 p H 下能避免 L i
2
CO
3
沉淀的生成。郑绵平等 [34]利用冬季储卤进行多级冷冻日晒、积温沉锂盐田的工艺来富集碳酸锂 , 得到了锂质量分数为 4. 5%的母液 , 该母液通过加碱沉淀碳酸锂 , 再经洗涤分离出碳酸锂和其他杂质 , 可获得含碳酸锂质量分数为
75%的锂精矿 , 最后再通过碳化 -热解工艺即可获得品位达 98%以上的碳酸锂产品。与其他提锂工艺相比 , 该工艺经济 , 成本较低 , 有利于保护环境 , 但碳化 -热解使得工艺流程变长。 2. 6 煅烧浸取法
传统的煅烧法是将提硼后的盐湖卤水蒸发浓缩得到
M gC l
2
6H
2
O 和 L i C l 的固体混合物 , 再将上述混合物在 450 ~
900 煅烧 , M gC l
2
6H
2
O 热分解成 M gO 和 HC , l 然后水浸使 L i C l 和 M gO 分离。水中的 L i +可通过深度除杂制得目标产物
L i
2
CO
3
。煅烧后的 M gO 渣精制后可得到纯度 98. 5%的 M gO 副产品 , HC l 气体可制备盐酸 [16]。这种方法有利于综合利用锂、镁等资源 , 原料消耗少 , 但镁的利用使流程复杂、设备腐蚀严重、蒸发水量较大及动力能耗过大 , 从而增加了生产成本 , 因此该方法难以用于工业化生产。
针对上述情况 , 我国的钟辉等 [35]对传统煅烧法进行了改进 , 先将卤水经盐田蒸发析出钾镁混盐、再脱硼得到老卤 (老卤液中 M g 与 L i 的质量比约为 2~1, 然后在老卤中加入沉淀剂 , 使 M g 2+、 L i +分别以氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐或草酸盐形式沉淀出 , 作用 , L i +溶入溶
12
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液 , M g 2+仍然保存在沉淀中 , 从而实现镁锂分离。杨建元等 [36]以提钾、提硼后的含锂水氯镁石饱和卤水为原料 , 采用喷雾干燥、煅烧、加水洗涤、蒸发浓缩及沉淀的工艺流程 , 从高镁锂比盐湖卤水中进行镁锂分离 , 获得了优质的碳酸锂和高纯氧化镁及副产品工业盐酸。
2. 7 许氏法
许氏法即泵吸法 , 是瑞士联邦理工大学 (ETH 地质研究所教授、瑞士 T ari m 科学采矿及石油勘探股份公司 (AG 总裁 J H s u(许靖华基于蒸发泵原理和原地化学反应池法而提出的一种从卤水中提锂的新方法。这种方法仅适用于蒸发量远远大于降水量的干旱、半干旱地区 , 即干旱少雨、年日照时间长且有大量空间的地区 , 如我国西北地区的内蒙古、青海、西藏、新疆等。这种方法具有成本低、实效、高产等优点 , 但许氏法在确定生产规模后 , 需一次性兴建原地化学反应池 (各级蒸发池、蒸发槽、锂卤水储备池等 , 修建该反应池要确保池槽不渗漏、不被卤水腐蚀、且能够长期使用。对于物资匮乏的高原盐湖地区来说 , 要完成这一高建筑工艺要求的工作难度很大 [37-38]。针对察尔汗盐湖区的青海钾肥厂所排出的大量含氯化锂老卤的综合利用问题 , 青海钾
肥厂根据许氏法提锂原理和丙酮溶剂的高选择性萃取性能 , 提出了对我国西部干旱地区盐湖卤水提锂较为经济且不对盐湖环境造成破坏的工艺路线。陈延成等 [37]利用许氏法对青海察尔汗盐湖的高镁含锂老卤进行了室内和野外提锂
试验 , 获得成功 , 将卤水中 L i C l 含量由 0. 7212g /L富集至 45. 18g /L,同时得到大量副产品水氯镁石。
2. 8 半透膜渗析法
中科院青海盐湖所马培华等 [39]进行了半透膜渗析法从盐湖卤水中分离镁和浓缩锂的研究。该方法将含镁、锂的盐湖卤水或盐田日晒浓缩老卤 (Mg /Li 重量比 1 1~300 1 通过一级或多级电渗析器 , 利用一价阳离子选择性离子交换膜和一价阴离子选择性离子交换膜进行循环 (连续式、连续部分循环式或批量循环式浓缩锂 , 产生的母液可循环利用。该法中锂的单次提取率达 80%以上 , 镁的脱除率 95%, 硼的脱除率 99%, 硫酸根离子的脱除率 99%, 解决了高镁锂比
盐湖卤水中锂与镁以及其它离子的分离问题 , 为实现盐湖锂、硼、钾等资
源的综合利用开辟了一条新的道路。然而该法存在离子交换膜价格高昂、清洗困难等问题 , 因此 , 该法也难以进行大规模工业化生产。 D onald 等 [40]用电渗析法从高镁锂比 (60 1 盐湖卤水中回收锂时 , 采用酸性硫酸基阳离子交换膜和三甲胺衍生物阴离子交换膜 , 卤水中的镁先用石灰沉淀使镁锂比维持在 5 1, 多级电渗析中使溶液 p H <7且不断搅动 , 得到的浓缩卤水锂含量达 15. 5 g /L,镁含量 0. 0014g /L, 钙 0. 008g /L,锂的回收率达 78. 9%。近年 , Chang 等 [41]结合
电渗析法和吸附法从卤水中浓缩锂 , 先将卤水通过氧化锰吸附剂 , 使卤水中锂含量提高到 1200~1500m g /L, 再通过电渗析以两个阶段将卤水中锂含量提高到 1. 5%, 提锂母液循环利用 , 锂的回收率达 85%。该法是采用物理手段提锂 , 是非常绿色的工艺技术 , 也是盐湖提锂一个新的研究方向。
除上述方法之外 , 针对高镁锂比的盐湖卤水 , 也有采用纳滤法、液膜法、蒸发结晶分离法、芒硝循环法、碳酸锂混盐制取锂化合物等提锂方法的报道。
3 结语
锂及其锂的化合物因其特殊而优异的性能在国民经济的各个领域得到了广泛的应用 , 尤其是作为新型的能源金属 , 锂的开对我国锂资源的特点提出以下建议 :
(1 国内外利用盐湖卤水资源提锂的方法很多 , 归结起来已实现工业化大规模生产的以沉淀法的应用最为广泛。此法工艺成熟、稳定、对环境危害小 , 适合工业扩大化生产 , 但此法只适用于国外镁锂比较低的盐湖卤水提锂。对于国内高镁锂比的盐湖卤水 , 由于其要消耗大量的纯碱致使成本大大提高 , 这就使传统的沉淀法失去了工业应用价值。盐湖科研工作者应该致力于寻找出一种廉价、高效的新型镁沉淀剂 , 大幅度降低镁锂比以便后续提锂。
(2 溶剂萃取法是研究较多的一种卤水提锂方法 , 尤其以磷酸三丁酯 (T BP 为萃取剂的研究最为系统和深入。由于 M gC l
2的盐析效应有利于有机溶剂对 L i +的萃取 , 该法特别适合我国高镁锂比的盐湖卤水提锂 , 颇具工业前景。但是该法对设备腐蚀严重 , 萃取剂溶损较大且易对环境造成污染。因此 , 研制一种耐腐蚀的新型设备 , 有效解决有机物对环境的污染问题是该法的技术关键。
(3 为了开发一种低污染、低能耗的绿色提锂工艺 , 科研工作者应该加强盐湖卤水相化学等基础理论的研究 , 争取利用物理方法得到较高品位的卤水锂矿 , 以便后续再用化学方法进行提纯。
(4 结合我国盐湖资源的具体特点 , 坚持以锂、钾为主 , 兼顾镁、硼等其他资源综合开发的原则 , 提高盐湖资源的综合利用率 , 以降低产品的生产成本。我国盐湖锂资源丰富 , 在富锂盐湖中往往也含有很高的钾、镁、硼、溴等资源 , 如果能够将这些资源综合开发利用 , 锂产品的生产成本会大大降低 , 这将会极大地提高盐湖锂产品的市场竞争力。
(5 在不断扩大碳酸锂、氯化锂等初级锂盐产品生产的基础上 , 应加速二次锂盐产品的开发研究 , 提高锂产品的附加值 , 最终形成一条完整的产业链 , 实现
利润的最大化。同时 , 还应该重视和借鉴国外成功开发盐湖锂资源的经验 , 加
强与国外锂盐公司的合作与交流 , 积极引进国外先进技术 , 以提高我国盐湖卤水提锂和开发二次锂产品的水平。
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38页 13
2010年 38卷第 10期广州化工
所以组分 1的偏摩尔性质可以计算如下 :
M 1 =ab =ac -bc =M -x
2
M 2T, p
同理可以推导出组分 2的偏摩尔性
M 2 =dl =de +el =M +x
1
M
2T, p
=M -x
1
M 1T , p
4 结语
通过对二元混合物的摩尔性质与组分 2的摩尔分数的关系曲线进行分析 , 可以在这张关系图上确定混合物的摩尔性质 , 纯组分 1和组分 2的摩尔性质 , 以及
确定组分 1和组分 2的偏摩尔性质。因此 , 由实验测量的二元混合物的摩尔性质和组分数的关系曲线具有重要的应用价值。
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盐湖卤水锂资源及其开发进展
盐湖卤水锂资源及其开发进展 随着社会经济不断发展，人类对于许多矿产资源的需求量日益加大，锂资源拥有“21世纪的能源金属”之称，在国防和锂电池中扮演着重要的角色。盐湖卤水中含有多种金属离子，其中包括了锂离子，所以如何盐湖卤水中提取锂离子并对其开发利用是当今社会一个具有重要意义的事情，本文将从全球盐湖卤水锂资源的化学特征和分布的基础上，对锂离子的提取工艺进行比较分析，结合我国的地理因素等实际情况，充分对我国的锂资源进行综合利用，从而制定出对于我国长远发展做出重要的贡献。 标签：盐湖；卤水；锂资源；开发利用 1 锂离子的作用及现状 锂离子是锂辉石、锂云母、锂皂式等硬岩和富锂的天然水，包括盐湖卤水、地热水和油气田水，其中盐湖卤水中的锂离子成分占到全球储锂量的一半以上。锂离子是锂电池不可缺少的一个元素，随着电动车等不断投入使用，人类对于锂离子的需求越来越大，同时锂离子也是一种重要的战略资源，美国国会甚至早在2007年的时候把锂列为美国经济发展不可或缺的的资源。随着便携式电子设备的迅速发展，锂离子电池的的市场规模在不断扩大，锂离子电池甚至在向着大型电动设备发展，由于盐湖卤水中含有大量的鋰，从卤水中提取锂离子具有成本低、耗能少、资源丰富等特点，所以从盐湖卤水中提取锂已经成了锂资源开发利用的主要方向。 2 盐湖卤水锂资源的化学特征和分布 ①化学特征：盐湖卤水通常分为硫酸盐型、碳酸盐型和氯化物型，盐湖卤水中的锂通常以微量形式和大量的钙、钠、钾、镁等碱金属、碱土金属阳离子及硫酸根、氯根硼酸根的阴离子共存。我国青藏高原地区富锂盐湖有硫酸钠亚型、碳酸盐型和硫酸镁亚型，其中西藏扎布耶为碳酸盐型盐湖，青海东台吉乃尔、西台吉乃尔盐湖都是硫酸镁亚型，安第斯山和青藏高原高原的富锂盐湖都具有共生元素多、锂浓度高、具有较高综合利用价值的特点。 ②锂资源的分布：全球盐湖卤水锂资源主要分布于北纬30度到北纬40度温带干旱气候区及南纬20度到30度热带干旱气候区，大多数位于大陆西岸或内陆西侧雨棚区内降雨量少、日照及风力强度大、蒸发量大和不利于人类生存的荒漠气候带内的封闭汇水盆地，卤水锂矿主要分布于我国的青藏高原和南美洲的安第斯高原上。 3 盐湖卤水锂资源的开发利用 3.1 盐湖卤水提锂产品
碳酸锂的生产工艺及研究进展
碳酸锂的生产工艺及研究进展 生产碳酸锂因其原料的不同，生产工艺也有所不同。以下详细介绍以锂辉石、盐湖卤水、海水各为原料，制取碳酸锂的生产工艺以及各工艺的优缺点。 2.1 以锂辉石为原料制取碳酸锂的生产工艺 近年来我国在积极开发盐湖锂资源。但由于我国盐湖卤水中的镁含量较高，镁和锂这两种元素较难分离，前几年还没有大规模的产业化生产，所以我国一直从锂矿石中提取锂盐。由于不同的锂矿物其性质差别很大，从锂矿物中提取碳酸锂的工艺也各不相同，其主要工艺有如下几种。 2.1.1 硫酸法生产工艺…其工艺流程图如图2.1所示。 图2.1 硫酸法生产碳酸锂的工艺流程图 硫酸法生产碳酸锂收率较高，并可处理Li2O含量仅1.0～1.5％的矿石。但是相当数量的硫酸和纯碱变成了价值较低的Na2SO4，应尽可能降低硫酸的配量。此方法最大优点是浸取烧结所得的溶液中含有110～150g/ L硫酸锂，经过浸取即可得到比较纯净的溶液。硫酸法也可用来处理锂云母和磷铝石。 2.1.2 锂辉石与硫酸盐混合烧结生产工艺 将锂辉石精矿与K2SO4(或CaSO4或两者混合物)，在一定温度下混合烧结，经一系列物理、化学反应后，所配人的硫酸盐中的金属元素将矿石中锂置换生成可溶性的硫酸盐，主要杂质则生成难溶于水的化合物，然后将烧结后的熟料浸出分离，锂离子进人溶液，经净化、浓缩、沉淀后得到碳酸锂产品。 在处理锂辉石时，先使α-型转换成结构较疏松、易反应的β-型。这种相变实际上是结合在烧结过程中同时进行的。总的反应是：…
图2.2是硫酸钾烧结法处理锂辉石的工艺流程图。 图2.2 硫酸钾烧结法生产碳酸锂的工艺流程图 … 2.1.3 碳酸钠加压浸出生产工艺… 2.1.4 氯化焙烧生产工艺 此工艺主要是利用氯化剂使矿石中的锂及其它有价金属转化为氯化物进行提取的。氯化焙烧法生产工艺有两种：一种是中温氯化法。 在低于碱金属氯化物沸点的温度下制得含氯化物的烧结块，经过溶出使之与杂质分离；另一种是高温氯化或氯化挥发焙烧。在高于其沸点的温度下进行焙烧，使氯化物成为气态挥发出来与杂质分离。这两种方法都可用来处理各种含锂矿石。氯化剂为钾、钠、铵和钙的氯化物。 氯化焙烧的反应为：… 图2.3是处理锂辉石的高温氯化法生产碳酸锂的工艺流程。 … 图2.3 氯化挥发物焙烧法生产碳酸锂的工艺流程图 … 2.1.5 石灰石焙烧法生产工艺 …其工艺流程图如图2.4所示。 图2.4 石灰石焙烧法生产碳酸锂的工艺流程图 石灰法的主要优点是实用性很普遍，因为它适用于分解几乎所有的锂矿物。反应过程不需要稀缺的试剂(分解时使用天然产物——石灰石)；可以利用媒、石油或煤气作燃料。缺点是浸出液中锂含量低，蒸发能耗大，锂的回收率较低，并
常见物质的分离、提纯和鉴别方法总结
常见物质的分离、提纯和鉴别方法总结 一、物质的分离与提纯方法 1.混合物的物理分离方法 易溶物与难溶物分开漏斗、烧杯碰；②沉淀要洗涤； ③定量实验要“无损” 在互不相溶的溶 剂里，溶解度的不同，把溶质分离出来分液漏斗 ①先查漏；②对萃 取剂的要求；③使 漏斗内外 通;④上层 上口倒出 分离互不相溶液体分液漏斗2.混合物的化学分离法
二、物质的检验 物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类，它们的共同点是：依据物质的特殊性质和特征反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理。 1.常见气体的检验 有水。不是只有氢气才产生爆鸣声；可点燃的气体不一定是氢气 可使带火星的木条复燃 黄绿色，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(O 3.NO 2 也能使湿润的碘化钾淀粉试 无色有刺激性气味的气体。在潮湿的空气中形成白雾，能使湿润的蓝色石蓝试纸变红；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；将气体通入 有白色沉淀生成。 无色有刺激性气味的气体。能使品红溶液褪色，加热后又显红色。能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
2.几种重要阳离子的检验 (l)H+能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。 (2)Na+、K+用焰色反应来检验时，它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过钴玻片)。 (3)Ba2+能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO 4 沉淀，且沉淀不溶于稀硝酸。 (4)Mg2+能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH) 2沉淀，该沉淀能溶于NH 4 Cl溶液。 (5)Al3+能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH) 3 絮状沉淀，该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。 (6)Ag+能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应，生成白色AgCl沉淀，不溶于稀 HNO 3 ，但 溶于氨水，生成［Ag(NH 3) 2 ］+。 (7)NH 4 +铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应，并加热，放出使湿润的红色石蓝试纸 变蓝的有刺激性气味NH 3 气体。 (8)Fe2+能与少量NaOH溶液反应，先生成白色Fe(OH) 2 沉淀，迅速变成灰绿色，最 后变成红褐色Fe(OH) 3 沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液，不显红色，加入少量新 制的氯水后，立即显红色。2Fe2++Cl 2 ＝2Fe3++2Cl－ (9)Fe3+能与 KSCN溶液反应，变成血红色 Fe(SCN) 3 溶液，能与 NaOH溶液反应， 生成红褐色Fe(OH) 3 沉淀。 (10)Cu2+蓝色水溶液(浓的CuCl 2 溶液显绿色)，能与NaOH溶液反应，生成蓝色的 Cu(OH) 2 沉淀，加热后可转变为黑色的 CuO沉淀。含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应，在金属片上有红色的铜生成。 3.几种重要的阴离子的检验 (1)OH－能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。 (2)Cl－能与硝酸银反应，生成白色的AgCl沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，能溶于氨水， 生成[Ag(NH 3) 2 ]+。 (3)Br－能与硝酸银反应，生成淡黄色AgBr沉淀，不溶于稀硝酸。 (4)I－能与硝酸银反应，生成黄色AgI沉淀，不溶于稀硝酸；也能与氯水反应，生成I 2 ，使淀粉溶液变蓝。 (5)SO 42－能与含Ba2+溶液反应，生成白色BaSO 4 沉淀，不溶于硝酸。 (6)SO 32－浓溶液能与强酸反应，产生无色有刺激性气味的SO 2 气体，该气体能使品红 溶液褪色。能与BaCl 2溶液反应，生成白色BaSO 3 沉淀，该沉淀溶于盐酸，生成无色有刺激 性气味的SO 2 气体。
金属锂提取冶金学
锂生产工艺 性质 锂在元素周期表中属ⅠA族，其相对原子质量为6.941，天然同位素质量数为6、7，密度0.531g/cm3（20℃），熔点179~186℃，沸点1372℃，因此还原法生产工艺中易出现液状，真空条件下便于杂质元素分离，有利于产品纯度的提高；金属锂呈银白色，它与湿空气相遇，能与其中的O2、N2迅速化合，表面生成Li2O、LiOH及Li3N的覆盖层，覆盖层呈淡黄色以至黑色，所以必须在石蜡或汽油中保存。锂的化学活性很强，能与HCl、HNO3、稀H2SO4起剧烈的反应，特别是在浓HNO3中强烈氧化，以至熔融和燃烧。在浓H2SO4中溶解缓慢。锂在高温下与碳作用生成LiC；与F、Cl、Br、I作用并发生燃烧，与水反应生成LiOH；在加热至熔点温度下能与S反应生成LiS，与Si一起熔融生成Li6Si2。此外，锂与有机化合物几卤素衍生物反应，生成相应的锂有机化合物。 碳酸锂常压下熔点730℃，分解温度1270℃，先熔融成桨状，再分解脱除CO2，阻碍分解反应的进行，但当有石灰或铝氧土参与时，可使物料变成疏松状，有利于CO2分解，如碳酸锂与石灰按2/3进行配料，在真空中进行焙烧，800℃下可完成作业。 用途 由于锂的优异性能日益被人们发现和利用，目前已在国民经济各部门以及近代尖端技术——原子能、热核反应、洲际火箭、人造卫星
等方面都起着非常重要的作用。金属锂极其化合物可作为优质高能燃料，已经用于宇宙火箭、人造卫星、超声速飞机和潜水艇等燃料系统方面。在冶金工业上，锂作为轻合金、超轻合金、耐磨合金极其它合金的组分。锂与镁、铝、铍组成的合金，质地轻，加工性能好，强度大，已被用作飞机的结构材料。铝电解质中加入锂盐，可降低电耗。在玻璃工业中，将锂化合物作为加成剂，可提高玻璃的强度和韧性，降低熔点，增加电阻和延迟透明消失的作用。玻璃中含锂较多时，能提高紫外线透射率，降低热膨胀系数，目前锂玻璃已用于制造大型电视显象管等。在化学工业上，锂由于有机合成和人造橡胶方面，作为接触剂和稳定剂，也可作为石油裂化过程的热载体。 氯化锂适于作铝的焊接熔剂，并用在蓄电池中。锂蓄电池的阳极，阴极是锂碲合金（lithium-telluriumalloy）电解质是800℉（427℃）熔池中的锂盐。富特矿产公司(FooteMineralCo.)的锂带（lithiumribbon）用于高能电池，为纯度99.96％的连续金属带材，厚度为0.02in(0.05cm),在氩气中成卷干包装。粉末状的无水六氟砷化锂(lithiumhexafluoroaresnate)用作干电池的阳极。 锂电池用锂 锂的冶金简史 锂是1817年瑞典化学家阿弗维得松（A?Arfvedson）在斯德哥尔摩Berzelius实验室研究透长石时发现的，命名为Lithium(锂)，源于希腊词Lithos，意为石头。A?Arfvedson当时曾试图提取这种金属元素，但没有成功。
中国盐湖锂钾硼资源开发进展及前景分析
中国盐湖锂、钾、硼资源开发进展及前景分析 1.全球锂、钾、硼资源应用及全球资源概述 （1）锂 锂及其相关化合物广泛用于锂离子电池（25%）、玻璃陶瓷（18%）、润滑剂（12%）、制冷剂（6%）、冶金、制药、核电站、航空航天和石油化工等行业。近年来，随着锂电池技术的发展及其在核聚变发电领域中的应用，锂的应用得到快速发展，被誉为“推动世界进步的能源金属”。 据美国地质调查局2014年公布的统计数据，全球锂储量为1300万吨，锂资源量约为3950万吨，主要集中在玻利维亚、智利、中国（540万吨）、阿根廷等国家。其中约66%锂赋存于盐湖卤水中。全球富锂盐湖主要集中在中国的青藏高原和南美洲安第斯高原，这两个区域含锂盐湖数量众多、锂储量丰富。青藏高原分布有富锂盐湖80多个(LiCl≥300 mg/L)，卤水中含有丰富的锂、硼、钾、钠、镁、铷及铯的氯化物、硫酸盐、碳酸盐。我国盐湖卤水锂矿主要分布在青海、西藏和新疆，如青海柴达木盆地的察尔汗、东台吉乃尔、西台吉乃尔和一里坪矿床、西藏仲巴县的扎布耶盐湖等综合性盐湖矿床。南美洲安底斯中部高原地区有100多个盐湖，富锂盐湖有智利的阿塔卡玛盐湖(Salar de Atacama)，玻利维亚的乌尤尼盐湖(Salar deUyuni)，阿根廷的霍姆布雷托盐湖(Salar del Hombre Muerto)和里肯盐湖(Salar de Rincon)等。气候干燥、日照充足、蒸发量大等有利的自然条件使该地区盐湖锂资源的开发成为全球锂资源开发的一大热点。 图1 卤水锂矿资源分布 目前全球碳酸锂主要产能集中在智利SQM公司、美国FMC公司和德国Chemetall公司三家手中，这三家公司的产能及产量约占全球的一半以上，碳酸锂、氢氧化锂等基础锂盐的主要来自于盐湖卤水提锂工艺。以上这3家公司，是各大锂盐制造商不可忽视的主要竞争对手，由于其产能的不断提升，再加上技术
提取锂的方法总结
提取锂的方法总结 矿石提锂的方法主要有硫酸法、硫酸盐法、石灰烧结法、氯化焙烧法，纯碱压煮法等，现综述如下： （一）、硫酸法 硫酸法从锂辉石中提取碳酸锂是当前比较成熟的矿石提锂工艺，其工艺流程如图1-1所示。此方法先将天然锂辉石在950-1100℃焙烧，使其由单斜晶系的α-锂辉石转变成四方晶系的β-锂辉石，由于晶型转变，矿物的物理化学性质也随着晶体结构的变化而产生明显变化，化学活性增加,能与酸碱发生各种反应。然后将硫酸与β-锂辉石在250-300℃下焙烧，通过硫酸化焙烧发生置换反应，即可生成可溶性硫酸锂和不溶性脉石，反应方程式如下： β-Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4=Li2SO4+H2O·Al2O3·4SiO2 以上即为硫酸法从锂辉石中提取碳酸锂的工艺原理。 由文献：田千秋，陈白珍，陈亚，马立文，石西昌.锂辉石硫酸焙烧及浸出工艺研究. 稀有金属，2011，35(1)：118-123.得到具体操作步骤如下： ①焙烧，称取一定质量的锂辉石放于回转窑中1000-1100℃焙烧30min； ②冷却磨细，将其磨细到200目以下； ③酸化焙烧，硫酸（93%-98%）用量为理论用量的140%，焙烧温度250℃，焙烧时间为30min； ④水浸，将酸化熟料用去离子水进行搅拌浸出，浸出最佳条件为：常
温反应15min，液固比为； ⑤分离，浸出结束后加入C aCO3迅速中和至pH 左右，使部分铁铝进入渣中，过滤得到浸出液；浸出液通过净化后即可用于碳酸锂的提取。 图1-1 （二）硫酸盐法 硫酸盐法是用硫酸钾与天然锂辉石烧结，使矿石中的锂转变为硫
酸锂，通过熟料溶出即可使锂从矿石中进入溶液。在处理锂辉石时，烧结过程中不仅伴随着α-锂辉石的晶型转变，同时也存在着离子交换反应。实际上，该反应是α-锂辉石先转换成结构较疏松且易于反应的β-锂辉石,然后发生离子交换反应的。在加热烧结过程中，总的化学反应是： α-Li2O·Al2O3·4SiO2+K2SO4=Li2SO4+K2O·Al2O3·4SiO2 该反应是可逆的，为了使反应更加充分地向右进行，在工艺上需加入过量的K2SO4，然而由于K2SO4价格贵，故常常采用以Na2SO4部分替代K2SO4。但如果全部用Na2SO4代替K2SO4，可能生成“锂辉石玻璃”严重影响后续浸出工序，所以只能以Na2SO4部分替代K2SO4。硫酸盐法不仅可以处理硅酸盐矿，而且也可以处理憐酸盐矿。 此方法的优点是它具有通用性，几乎能分解所有的含锂矿石。缺点是若不用Na2SO4替代部分K2SO4，即消耗大量的钾盐，最终导致生产成本较高、产品也常被钾污染。 由文献：张婉思，王远明，李擎.硫酸盐法从锂云母中制取碳酸锂的工艺路线研究. 化学世界，2010，34-36.得到具体操作步骤如下：①焙烧，焙烧阶段的优化条件为：温度940℃，时间120 min，配比 锂云母：K2SO4：Na2SO4：CaO=20：：:； ②浸出，第一步：水浸。将焙烧产物按液固比3：1溶于水中，搅拌 半小时，然后静置抽滤。对滤渣进行三级浸取，将滤液合并； 第二步：酸浸。由于水浸使得80%的Li、80%的Na、30%的钾进入溶液中，需要进一步酸浸，以提高Li的浸出率，浸出操作同上，
金属锂提取冶金学
锂生产工艺性质 锂在元素周期表中属ⅠA族，其相对原子质量为6.941，天然同位素质量数为6、7，密度0.531g/cm3（20℃），熔点179~186℃，沸点1372℃，因此还原法生产工艺中易出现液状，真空条件下便于杂质元素分离，有利于产品纯度的提高；金属锂呈银白色，它与湿空气相遇，能与其中的O2、N2迅速化合，表面生成Li2O、LiOH及Li3N的覆盖层，覆盖层呈淡黄色以至黑色，所以必须在石蜡或汽油中保存。锂的化学活性很强，能与HCl、HNO3、稀H2SO4起剧烈的反应，特别是在浓HNO3中强烈氧化，以至熔融和燃烧。在浓H2SO4中溶解缓慢。锂在高温下与碳作用生成LiC；与F、Cl、Br、I作用并发生燃烧，与水反应生成 LiOH 碲合金（Co.) 锂的冶金简史 锂是1817年瑞典化学家阿弗维得松（A?Arfvedson）在斯德哥尔摩Berzelius实验室研究透长石时发现的，命名为Lithium(锂)，源于希腊词Lithos，意为石头。A?Arfvedson当时曾试图提取这种金属元素，但没有成功。 1818年，英国人戴维（H.Davy）在成功地制取了K、Ca、Mg后，首先电解碳酸锂制得少量金属锂。 之后，1855年，德国人本生（J?Bansen）电解熔融氯化锂制取了较多的金属锂，并开始研究金属锂的性质。 1893年，岗次（Guntz）提出电解含有等量氯化锂和氯化钾熔体制取金属锂，可在450℃左右下进行
电解，使电解温度大幅度降低，使电解效率明显提高，奠定了现代电解法生产金属锂的基础。 从1817年发现元素锂到有一定金属锂的生产规模，历史76年。自1893年研究成功融盐电解法制取金属锂，至今已有111年时间，融盐电解法提取金属锂已成为一种传统的提取工艺。 热还原法提锂的研究简史 金属锂的生产（方法） 1、熔盐电解法：氯化钾为支持电解质，电解温度450~500℃，氯化锂45~60%，初晶温度360~450℃之间； 2 CO c 1000℃及残压43～1.3Pa的真空条件进行还原，每次装料2.5kg,产锂175g，回收率80％，锂的纯度99％。焙烧作业： CaO Li2CO3 CO2+Li2O 还原反应的主体反应为： 2 Li2O＋Si=4Li+SiO2 当75＃硅铁过量10～15％、锂回收率80％时，全工艺过程： 投入：40g碳酸锂＋60g石灰＋11.098g硅铁 产出：6.054g锂+23.784g CO2+81.26g渣 可计算出有关的技术经济指标:产品率6.9%，渣率93.1%，碳酸锂消耗：6.607t/t-Li；石灰消耗：9.911吨；硅铁消耗：1.833吨；副产渣：13.42吨；硅铁利用率72.75%。
锂资源及其开发利用综述
锂资源及其开发利用综述 胡经国 金属锂（Li）是稀有金属家族的重要成员，21世纪的能源新贵，也是工业制造的高精材料，被誉为21世纪金属元素明星。地球上，陆地硬岩、盐湖卤水、海水锂资源丰富。锂和锂盐产品具有广泛而重要的用途。锂资源的开发利用具有广阔的发展前景。本文拟综述锂资源及其开发利用简况，作为科普作品奉献给读者。 锂和锂盐的应用 稀有金属锂（Li）能够成为21世纪金属元素明星，是因为它具有三大特性：轻、软、高能量。锂是金属元素中最轻的元素，比重仅为0.534。金属锂呈银白色，是一种既轻又软的高能量金属，因而锂和锂盐产品具有广泛而重要的用途。 锂和锂盐主要应用领域是可控热核聚变反应堆、现代信息产业和锂电池等。现已涉及人们日常生活领域，如电视机、电脑、洗衣机、电冰箱、厨房用品等。并有可能成为开发新能源的重要材料。 利用锂的可控热核聚变反应堆发电，具有效力高、价格低、安全易控制、放射性危害小等优点。用1克锂能释放出3400千瓦小时的能量。 把氢氧化锂加到电池中，可以提高电池寿命5～10倍。锂电池常被用在人造心脏起搏器上，可十几年不更换电池。 锂被专家称为“金属味精”。在其它金属中加入适量的锂，就能改善这些金属的性能。例如，锂铝、锂镁等轻合金，具有加工性能好、延展性大、抗腐蚀性强、抗高速离子、穿透能力大等特性，被广泛用于人造卫星、宇宙飞船、高速飞机的结构制造。又如，用碳酸锂制造的微晶玻璃，其强度超过了不锈钢。再如，溴化锂可以代替污染大气的制冷剂氟利昂，制冷效果能提高15%。 用锂和锂化物制成的高能燃料，具有燃烧温度高、速度快等优点，是火箭、飞机、潜艇等的必备燃料。 锂盐还可用作化肥。锂盐化肥能防止农作物腐烂和黑锈病。 锂盐还可用于陶瓷、润滑油、医药、橡胶等多种产品的制造。 世界上应用最多的锂矿物是碳酸锂和锂铝硅酸盐矿物。它们主要用于玻璃
有机物分离和提纯的常用方法(实用)
有机物分离和提纯的常用方法 分离和提纯有机物的一般原则是：根据混合物中各成分的化学性质和物理性质的差异进行化学和物理处理，以达到处理和提纯的目的，其中化学处理往往是为物理处理作准备，最后均要用物理方法进行分离和提纯。 方法和操作简述如下： 1. 分液法��常用于两种均不溶于水或一种溶于水，而另一种不溶于水的有机物的分离和提纯。步骤如下： 分液前所加试剂必须与其中一种有机物反应生成溶于水的物质或溶解其中一种有机物，使其分层。如分离溴乙烷与乙醇（一种溶于水，另一种不溶于水）： 又如分离苯和苯酚： 2. 蒸馏法��适用于均溶于水或均不溶于水的几种液态有机混合物的分离和提纯。步骤为： 蒸馏前所加化学试剂必须与其中部分有机物反应生成难挥发的化合物，且本身也难挥发。如分离乙酸和乙醇（均溶于水）：
3. 洗气法��适用于气体混合物的分离提纯。步骤为： 例如： 此外，蛋白质的提纯和分离，用渗析法；肥皂与甘油的分离，用盐析法。 有机物分离和提纯的常用方法 1，洗气 2，萃取分液溴苯（Br2），硝基苯（NO2），苯（苯酚），乙酸乙酯（乙酸） 3， a，制无水酒精：加新制生石灰蒸馏 b，酒精（羧酸）加新制生石灰（或NaOH固体）蒸馏c，乙醚中混有乙醇：加Na，蒸馏 d，液态烃：分馏 4，渗析 a，蛋白质中含有Na2SO4 b，淀粉中KI 5，升华奈（NaCl） 鉴别有机物的常用试剂 所谓鉴别,就是根据给定的两种或两种以上的被检物质的性质,用物理方法或化学方法,通过必要的化学实验,根据产生的不同现象,把它们一一区别开来.有机物的鉴别主要是利用官能团的特征反应进行鉴别.鉴别有机物常用的试剂及特征反应有以下几种: 1. 水 适用于不溶于水,且密度不同的有机物的鉴别.例如:苯与硝基苯. 2. 溴水 (1)与分子结构中含有C=C键或键的有机物发生加成反应而褪色.例如:烯烃,炔烃和二烯烃等. (2)与含有醛基的物质发生氧化还原反应而褪色.例如:醛类,甲酸. (3)与苯酚发生取代反应而褪色,且生成白色沉淀. 3. 酸性溶液 (1)与分子结构中含有C=C键或键的不饱和有机物发生氧化还原反应而褪色.例如:烯烃,炔烃和二烯烃等. (2)苯的同系物的侧链被氧化而褪色.例如:甲苯,二甲苯等. (3)与含有羟基,醛基的物质发生氧化还原反应而使褪色.例如:醇类,醛类,单糖等. 4. 银氨溶液(托伦试剂) 与含有醛基的物质水浴加热发生银镜反应.例如:醛类,甲酸,甲酸酯和葡萄糖等. 5. 新制悬浊液(费林试剂) (1)与较强酸性的有机酸反应,混合液澄清.例如:甲酸,乙酸等. (2)与多元醇生成绛蓝色溶液.如丙三醇. (3)与含有醛基的物质混合加热,产生砖红色沉淀.例如:醛类,甲酸,甲酸酯和葡萄糖等. 6. 金属钠 与含有羟基的物质发生置换反应产生无色气体.例如:醇类,酸类等. 7. 溶液 与苯酚反应生成紫色溶液. 8. 碘水 遇到淀粉生成蓝色溶液. 9. 溶液 与酸性较强的羧酸反应产生气体.如:乙酸和苯甲酸等.
2018年中国盐湖锂资源格局分析报告
2018年中国盐湖锂资源格局分析报告 2018年7月
目录 一、盐湖提锂：技术有突破，放量较温和，成本有优势 (4) 二、盐湖锂格局：资源占比大，集中度高 (5) 1、全球盐湖锂资源概况 (5) （1）全球锂资源：盐湖锂储量占比80% (6) （2）全球盐湖锂：集中在智利、阿根廷和中国 (6) （3）盐湖提锂公司：主要集中在SQM、ALB、FMC (6) （4）盐湖品质：国内盐湖镁锂比普遍高于国外 (7) 2、中国盐湖锂资源概况 (8) 3、国内盐湖提锂企业布局 (9) 三、中国盐湖锂：聚焦青海柴达木盆地 (11) 1、我国开发条件较成熟的盐湖主要集中在柴达木盆地 (11) 2、柴达木盆地各盐湖之间关联性较大 (12) 3、察尔汗大盐湖的锂资源主要集中在西部别勒滩 (13) 四、国内盐湖及相关公司 (14) 1、察尔汗盐湖：蓝科锂业（科达洁能）、藏格控股 (14) （1）蓝科锂业：拥有1万吨/年碳酸锂产能 (14) （2）科达洁能：蓝科锂业第二大股东 (15) （3）藏格控股：拥有察尔汗采矿权、大浪滩探矿权 (16) 2、大浪滩盐湖：藏格控股、贤丰控股 (18) （1）贤丰控股：拥有俄罗斯二代吸附法专利 (19) 3、东台吉乃尔湖：锂资源公司、青海锂业 (20) （1）东台吉乃尔锂资源公司 (21) （2）青海锂业：拥有1万吨/年碳酸锂产能 (22) 4、西台吉乃尔湖：中信国安、恒信融 (22) （1）国安锂业：规划产能1万吨，煅烧法 (23) （2）恒信融：建成2万吨碳酸锂产能，卤水来自青海国安 (24)
5、大柴旦盐湖：大华化工、中天硼锂 (24) （1）大华化工：现有4500吨/年碳酸锂产能 (25) （2）青海中天硼锂矿业 (25) 6、一里坪盐湖：五矿盐湖 (26) （1）五矿盐湖：规划1万吨碳酸锂产能，久吾高科提供设备 (26) 7、巴仑马海盐湖：锦泰钾肥 (27) （1）锦泰钾肥：规划1万吨碳酸锂产能，已建成3000吨 (27) 8、扎布耶盐湖：西藏矿业 (28) （1）西藏矿业：位于西藏的国资企业 (28) 9、龙木错盐湖&结则茶卡盐湖：西藏城投 (31) （1）西藏城投：通过西藏国能布局盐湖提锂 (32) 10、蓝晓科技：为藏格控股和锦泰钾肥提供盐湖提锂技术和设备 (34) 11、久吾高科：为五矿盐湖提供提锂装置 (35)
金属锂提取冶金学
金属锂提取冶金学 The document was prepared on January 2, 2021
锂生产工艺 性质 锂在元素周期表中属ⅠA族，其相对原子质量为，天然同位素质量数为6、7，密度cm3（20℃），熔点179~186℃，沸点1372℃，因此还原法生产工艺中易出现液状，真空条件下便于杂质元素分离，有利于产品纯度的提高；金属锂呈银白色，它与湿空气相遇，能与其中的O2、N2迅速化合，表面生成Li2O、LiOH及Li3N的覆盖层，覆盖层呈淡黄色以至黑色，所以必须在石蜡或汽油中保存。锂的化学活性很强，能与HCl、HNO3、稀H2SO4起剧烈的反应，特别是在浓HNO3中强烈氧化，以至熔融和燃烧。在浓H2SO4中溶解缓慢。锂在高温下与碳作用生成LiC；与F、Cl、Br、I作用并发生燃烧，与水反应生成LiOH；在加热至熔点温度下能与S反应生成LiS，与Si一起熔融生成Li6Si2。此外，锂与有机化合物几卤素衍生物反应，生成相应的锂有机化合物。 碳酸锂常压下熔点730℃，分解温度1270℃，先熔融成桨状，再分解脱除CO2，阻碍分解反应的进行，但当有石灰或铝氧土参与时，可使物料变成疏松状，有利于CO2分解，如碳酸锂与石灰按2/3进行配料，在真空中进行焙烧，800℃下可完成作业。 用途 由于锂的优异性能日益被人们发现和利用，目前已在国民经济各部门以及近代尖端技术——原子能、热核反应、洲际火箭、人造卫星等方面都起着非常重要的作用。金属锂极其化合物可作为优质高能燃料，已经用于宇宙火箭、人造卫星、超声速飞机和潜水艇等燃料系统方面。在冶金工业上，锂作为轻合
金、超轻合金、耐磨合金极其它合金的组分。锂与镁、铝、铍组成的合金，质地轻，加工性能好，强度大，已被用作飞机的结构材料。铝电解质中加入锂盐，可降低电耗。在玻璃工业中，将锂化合物作为加成剂，可提高玻璃的强度和韧性，降低熔点，增加电阻和延迟透明消失的作用。玻璃中含锂较多时，能提高紫外线透射率，降低热膨胀系数，目前锂玻璃已用于制造大型电视显象管等。在化学工业上，锂由于有机合成和人造橡胶方面，作为接触剂和稳定剂，也可作为石油裂化过程的热载体。 氯化锂适于作铝的焊接熔剂，并用在蓄电池中。锂蓄电池的阳极，阴极是锂碲合金（lithium-telluriumalloy）电解质是800℉（427℃）熔池中的锂盐。富特矿产公司(FooteMineralCo.)的锂带（lithiumribbon）用于高能电池，为纯度％的连续金属带材，厚度为,在氩气中成卷干包装。粉末状的无水六氟砷化锂(lithiumhexafluoroaresnate)用作干电池的阳极。 锂电池用锂 锂的冶金简史 锂是1817年瑞典化学家阿弗维得松（AArfvedson）在斯德哥尔摩Berzelius 实验室研究透长石时发现的，命名为Lithium(锂)，源于希腊词Lithos，意为石头。AArfvedson当时曾试图提取这种金属元素，但没有成功。 1818年，英国人戴维（）在成功地制取了K、Ca、Mg后，首先电解碳酸锂制得少量金属锂。 之后，1855年，德国人本生（J Bansen）电解熔融氯化锂制取了较多的金属锂，并开始研究金属锂的性质。
盐湖锂资源开发现状及盐湖提锂技术发展与成本演变
1817年，阿尔费特森在分析斯德哥尔摩附近的透锂长石时，发现一种新金属，随后以其老师瑞典化学家贝齐里乌斯的名字给这种金属命名为Lithium，元素符号为Li（锂）。作为原子量最小的金属元素，锂具有极强的电化学活性，化学性质也极为活泼。因此，锂可以非常轻松的与其他材料产生反应，形成各种合金，广泛应用于各种领域。 锂在地壳中的含量约为0.0065%（大约600万亿吨，当然人类很难将整个地壳都开采完），在丰富度排名中位居第27位，虽然其被成为“稀有金属”，但从自然界的含量来看，并不属于稀有之列，锂之所以“稀有”，不在于存量，而在于其提纯难度。 目前的技术水平，使得大量锂矿物不具有开发价值，比如海水中的锂（海水中的锂储量约为2600亿吨），由于浓度太低，难以提取。行业一致观点认为，锂既可以以固体矿物资源状态存在，也可以以液体矿床资源状态存在。固体锂矿又以伟晶岩型锂矿床和沉积型锂矿床两种赋存状态存在，液体锂矿是指卤水型锂矿床，主要赋存于盐湖卤水、海水、油田卤水和井卤水中。 一、盐湖锂资源及开发现状 全球范围内能够被开发利用的锂矿床有两种，一种是盐湖卤水锂矿床，另外一种是岩石锂矿床，其中盐湖卤水锂资源占资源总量的70%以上，主要分布在智利、玻利维亚、阿根廷、中国等地。 我国的锂盐湖资源主要分布在青海和西藏两地，其中，青海盐湖资源中已编入矿产储量的锂矿产地10处，保有氯化锂储量2447.38万t。有察尔汗盐湖及别勒滩矿区2个特大型矿床，西台、东台吉乃尔湖和一里坪矿区3个超大型矿床，10个盐湖中锂含量达到工业品位的锂资源892万t，可供开发利用。 西藏盐湖资源主要分布在藏西北地区，其中卤水锂含量达到边界工业品位的盐湖有80个，其中大型以上的有8个，LiCl资源储量为1738.34万t。主要矿床有扎布耶、龙木错、
提取锂方法
1. 传统： 硫酸法：手选---磁选浮选—重选—磁选—化学处理—冶联工艺 生产成本高，难与盐湖卤水提取竞争 2.硫酸钙烧结法提取碳酸锂(《有机化学》1980年) （1）焙烧浸出：950摄氏度，3h，精矿：硫酸钙=1：2 （2）最佳加碳，C 为精矿的10%--15%：锂钾如铯的禽畜率均在90%以上 （3）精矿：硫酸钙：硫酸钠=1：2：3 950度，3h a溶液净化，调节pH为10-11，加草酸沉淀钙锰，再加碳酸钠生成碳酸锂 （《矿产综合利用》2002.4，中石油大学）b:调节pH为6.8-7，温度90度，+无定形强氧化铝，生成LiCl.2Al(OH|)3.H2O沉淀 c:+磷酸氢二钠---+HCl---溶解==0.5—1g/L的料液—氢（钠）型阳离子树脂分离锂与磷酸根离子----洗脱----碳酸锂 d:离子交换法：80-90%的甲醇抑制其他阳离子 甲醇用量大，难以工业化 e:萃取法：@醇类.贝塔酮类.烷基磷类（三辛基氧化磷TOPO） @正丁醇+23.2%的尿素或9.9%的氨水，抑制钙进入有机相 @乙醚，冠醚pH：10-11 @20￥-N-503-20%TBP-60% 200号溶剂萃取锂 F:吸附法：@粒状二氧化锰吸附剂从溶液中提取 @低温电解微粒二氧化锰，经LiOH溶液浸泡-------制成MnO2离子筛，再用 HCl洗脱，加入纯碱，蒸发 缺点：颗粒成型问题 @锰的氧化物（吸附剂）+聚氯乙烯（粘粘剂）混合均匀为直径0.1-2mm颗粒 槽内2千克颗粒25L/MIN流过槽，25天可从1800立方米的海水中吸收450 克碳酸锂 G:树脂吸收：动力耗大，吸附量小，不能实现工业化 H精矿石在1050-1100摄氏度回转室中焙烧，密度为3.15降至2.4g/cm3,冷后， @球磨至-100目，与硫酸混合，送入250摄氏度酸化回转炉中硫酸焙烧，冷后 水浸，加石灰石至pH=5，含10%的粗锂液，调pH=11，加碳酸钠沉淀钙镁， 蒸发含12%的硫酸锂净化液，加碳酸钠，为碳酸锂，离心350度干燥 @磨至-200目，按氧化锂加3.5-7倍苏打水混合，在反应器中于200度加压浸 出，通入二氧化碳产生LiHCO3，过滤去渣，加热至95度放出二氧化碳，碳 酸锂沉淀过滤干燥。 I：高温离子交换生产氯化锂：930-1000摄氏度，转化为贝塔型石，再加熔融KCl,得到60%的KCl,40%的LiCl,混合物，乙醇中提取LiCl,蒸发回收乙醇。得纯度为99.74% 的LiCl。 J:50%的硫酸与80-100目的云母2：1（质量比），在118-122度回流反应8-10h,静置加入2倍于反应液的水浸湿。 3.@熔融电解法生产锂：电解LiCl和KCl的混合物，熔点352度 石墨作阳极，低碳钢作阴极，用钢隔膜分隔两极 电解槽条件：T400-500摄氏度，电解质密度1.5-1.6mol/cm3.电导率1.4-1.8欧姆/cm 阳极与阴极的面积比0.67-2.08，电极间距3-9cm，
盐湖锂资源分离提取方法研究进展.
专论与综述 盐湖锂资源分离提取方法研究进展 * 贾旭宏 1, 2 , 李丽娟 1 , 曾忠明 1 , 刘志启 1, 2 , 张波 1, 2 (1中国科学院青海盐湖研究所 , 中国科学院盐湖资源与化学重点实验室 , 青海西宁 810008; 2中国科学院研究生院 , 北京 100049 摘要 :介绍了我国盐湖卤水锂资源的特点和开发现状 , 对目前国内外盐湖卤水提锂的方法和技术的进展情况进行了综述和 评价 , 指出了适合我国盐湖卤水提锂的方法和今后的重点研究方向 , 希望能够为我国卤水锂资源的开发利用提供借鉴。 关键词 :盐湖锂资源 ; 卤水提锂 ; 开发技术 ; 综合利用 Progress of the M ethod -develop m ent of Separating and Extracti ng L ith i u m fro m Bri ne L akes *
JI A X u -hong 1, 2, LI L i -juan 1, ZE NG Zhong -m ing 1, LI U Zhi -qi 1, 2, Z HANG B o 1, 2 (1Key Laboratory of Salt Lake Resources and Che m istr y , Q i n gha i I nstitute of Salt La kes , C AS , Q inghaiX ini n g 810008; 2Graduate Un i v ersity of Chinese A cade m y o f Sciences , Be ijing 100049, Ch i n a Abst ract :The characteristics and explo ita ti o n sta t u s quo o f lith i u m resources i n do m estic sa lt lakes w ere introduced . The status quo and progress on ex traction m ethods of lit h i u m fr o m salt lake br i n es at ho m e and abroad w ere no t on l y re vie w ed but also evaluated . Furt h er m ore , the suitable m ethod of extracti n g lithium fro m sa lt lake bri n es and future research directions w ere po i n ted ou, t in hope o f prov iding so m e reference fo r the explo itati o n o f our do m estic lith i u m resources i n salt lakes . K ey w ords :lith i u m resources in sa lt lakes ; lith i u m extraction in br i n e ; pr ocessi n g techn i q ue ; integ rated utilization * 基金项目 :中国科学院科技创新资助项目 (编号 :2008-34 。 作者简介 :贾旭宏 (1985-, 男 , 汉族 , 甘肃人 , 主要从事盐湖提锂新工艺研 究。 :(, , E -m a i i l ac . cn 锂是 1817年由瑞典著名化学家贝齐里斯的学生阿尔费特逊 (August A r f w edson 在分析一种矿石的成分时发现的 [1]。近年来 , 世界对锂产品的消费量一直呈较快的增长趋势。锂是目前已知最轻、半径最小的银白色碱金属 , 因此锂及其化合物有许多特有的优良性能 , 用途非常广泛 [2]。锂及其化合物已广泛应用于玻璃、陶瓷、润滑、电子、冶金、医药、制冷、航空航天等行业和
盐湖提锂 开题报告
一、课题研究背景 锂是自然界中最轻的银白色金属，具有极强的电化学活性，被公认为“推动世界进步的能源金属”．其金属和盐类是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资，也是与人们生活息息相关的新型绿色能源材料，广泛用于玻璃、陶瓷、润滑剂、制冷剂、冶金、制药和化学试剂等行业． 近年来，随着锂电池技术的发展及其在核聚变发电领域中的应用，锂的应用得到快速发展，其国际需求量以每年7％-11％的速度持续增长，然而世界陆地锂资源已经略见颓态，相比之下海水锂资源非常巨大，是陆地上锂总量的15000多倍。 然而由于海水中锂浓度很低，仅0.17mg/L，同时又与大量的同族碱金属和碱土金属离子共存，给海水提锂带来极大的困难； 因此，提锂还是以锂矿石和盐湖为主。我国对锂资源的提取目前主要集中在锂矿石，从液体锂矿中生产锂产品尚不足我国锂产品总量的1/10。由于对锂的需求量一直呈上升趋势，从盐湖提锂将成为必然的趋势。 我国锂资源比较丰富,主要分布于青藏高原的盐湖中。其中西藏的锂资源主要呈碳酸盐型,集中于藏北西部的扎布耶盐湖和东部的班戈-杜佳里湖,锂资源量分别为837万t和50万t。柴达木盆地现已查明有11个盐湖,主要分布于察尔汗、一里坪、西台吉乃尔、东台吉乃尔、大柴旦等五个盐湖中,相关的锂盐储量见下表。上述盐湖锂储量大、品位高,因而被誉为“锂海”。 盐湖中Li+常以微量形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存。由于他们的化学性质非常相近,使得从中分离提取锂十分困难。 目前世界上多以碳酸锂、氯化锂是形式从盐湖中将锂提取出来 二、盐湖提锂技术 人类自1981年制备出少量金属锂以来，锂及其锂盐工业发展迅速，由于锂、锂合金及锂盐化合物独有的优异性能，使其在电子、冶金、化工、医药、玻璃、陶瓷、焊接等领域的得到了泛的应用。近年来锂资源的开发利用已经成为国际上科研与工业界所共同关注的热门话题，成为是推动现代化与科技产业发展的重要元素。锂及其盐类的早期应刚，仅局限于医药、玻璃、陶瓷和搪瓷工业，50年代中期，美国原子能委员会因核武器工业的发展急需大量氢氧化锂，锂工业获得了
化学分离与提纯的常用方法
化学分离与提纯的常用方法 提纯是指将混合物净化除去其杂质，得到混合物中的主体物质，提纯后的杂质不必考虑其化学成分和物理状态。混合物的分离方法有许多种，但根据其分离本质可分为两大类，一类：化学分离法，另一类：物理法，下面就混合物化学分离及提纯方法归纳如下： 分离与提纯的原则 1.引入的试剂一般只跟杂质反应。 2.后续的试剂应除去过量的前加的试剂。 3.不能引进新物质。 4.杂质与试剂反应生成的物质易与被提纯物质分离。 5.过程简单，现象明显，纯度要高。 6.尽可能将杂质转化为所需物质。 7.除去多种杂质时要考虑加入试剂的合理顺序。 8.如遇到极易溶于水的气体时，要防止倒吸现象的发生。 概念区分 清洗：从液体中分离密度较大且不溶的固体，分离沙和水； 过滤：从液体中分离不溶的固体，净化食用水； 溶解和过滤：分离两种固体，一种能溶于某溶剂，另一种则不溶，分离盐和沙； 离心分离法：从液体中分离不溶的固体，分离泥和水； 结晶法：从溶液中分离已溶解的溶质，从海水中提取食盐； 分液：分离两种不互溶的液体，分离油和水； 萃取：入适当溶剂把混合物中某成分溶解及分离，庚烷，取水溶液中的碘； 蒸馏：溶液中分离溶剂和非挥发性溶质，海水中取得纯水；
分馏：离两种互溶而沸点差别较大的液体，液态空气中分离氧和氮；石油的精炼； 升华：离两种固体,其中只有一种可以升华，离碘和沙； 吸附：去混合物中的气态或固态杂质，活性炭除去黄糖中的有色杂质； 分离和提纯常用的化学方法 1.加热法： 当混合物中混有热稳定性差的物质时，可直接加热，使热稳定性差的物质分解而分离出去。如，NaCl中混有NH4Cl，Na2CO3中混有NaHCO3等均可直接加热除去杂质。 2.沉淀法： 在混合物中加入某种试剂，使其中一种以沉淀的形式分离出去的方法。使用该方法一定要注意不能引入新的杂质。若使用多种试剂将溶液中不同微粒逐步沉淀时，应注意后加试剂的过量部分除去，最后加的试剂不引入新的杂质。如，加适量的BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。