一種分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體來說，涉及一種分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰及其化合物在空調(diào)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、電子技術(shù)、紡織、核工業(yè)和航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用 廣泛，特別是飛速發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)已成為全球鋰的最大消費(fèi)領(lǐng)域，使鋰被譽(yù)為"21世紀(jì) 的能源金屬"。
[0003]自然界中的鋰大部分存在于鹵水尤其是鹽湖鹵水中，其儲(chǔ)量占全部鋰資源儲(chǔ)量的 80%以上。鹽湖鹵水提鋰工藝從根本上改變了世界鋰市場格局，成為世界鋰工業(yè)的主導(dǎo)，目 前全球80%以上的鋰產(chǎn)品通過鹽湖鋰資源提取獲得，但這都是建立在擁有低鎂鋰比（鎂鋰 比彡6:1)優(yōu)質(zhì)鹵水的基礎(chǔ)上。
[0004] 我國鹽湖鋰資源非常豐富，主要分布在青藏高原，這些鹽湖的鋰資源儲(chǔ)量達(dá)600 萬噸以上。然而，我國大部分的鹽湖都存在一個(gè)顯著特征一一鎂鋰比高。大部分鹽湖鹵 水的鎂鋰比在20:1以上，如青海東臺(tái)吉乃爾的鹽湖鹵水鎂鋰比達(dá)到35. 2:1，一里坪的達(dá) 到61:1，察爾汗的更高，鎂鋰比達(dá)到了 1630:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前工業(yè)生產(chǎn)中鹽湖鹵水鎂鋰比 彡6:1的上限。由于Mg2+與Li +的化學(xué)性質(zhì)非常相似，二者難以分離，采用傳統(tǒng)的方法除鎂 不僅試劑用量大，而且鎂鋰分離不徹底，使得工藝成本大幅度提高的同時(shí)，所得鋰產(chǎn)品難以 滿足品質(zhì)要求。我國的鹽湖鹵水提鋰技術(shù)的相關(guān)研宄較晚，目前也已開發(fā)了許多用于鹽湖 鹵水提鋰的方法如沉淀法、溶劑萃取法、鍛燒浸取法、電滲析法、碳化法和離子交換吸附法 等，如有研宄者開發(fā)了吸附法從鹽湖鹵水中提取鋰的方法【專利申請?zhí)?：〇2145583.X】，通過 制備出鋁鹽吸附劑LiCl2 ? A1 (OH)3 ? nH20來吸附鹵水中的鋰，但這一方法所制備的吸附劑 LiCl2 *A1 (OH) 3 *1140對鋰的吸附容量較低，通常對Li的工作吸附容量為2~3mgLi+/g ;也 有人將A1C1#P NaOH同步加入到鹵水中，利用原位生成的A1 (OH) 3來吸附沉淀鋰，但該法需 要消耗大量的AlCljP NaOH，生產(chǎn)成本高，且由于NaOH直接加入鹵水，導(dǎo)致鹵水中部分Mg 以Mg(0H)2的形式沉淀，鎂鋰分離效果較差，最終的鋰產(chǎn)品難以滿足使用要求。因此，如何 高效實(shí)現(xiàn)高鎂鋰比鹽湖鹵水中的鎂鋰分離成為當(dāng)前鹽湖鋰資源利用的一個(gè)重要難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種含鎂、鋰溶液鎂鋰分離的方法，所以特別適合于處理 鹽湖鹵水。該方法使活化后的鋁基材料直接與含鎂、鋰溶液反應(yīng)并得到LiAl 2(0H)7的水合 物，而鎂不參與反應(yīng)仍留在含鎂、鋰溶液中，從而實(shí)現(xiàn)含鎂、鋰溶液中鎂、鋰的高效分離，而 且操作簡單，成本低，易于工業(yè)化推廣。活化后的鋁基材料反應(yīng)活性非常高，所得含鋰沉淀 物中的理論鋰含量可達(dá)32. 4mg/g。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的。
[0007]-種分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，采用以下兩種方式中的任一種：
[0008] 1)將鋁基材料與助磨劑混合均勻后研磨得到改性的鋁基材料，將改性后的鋁基材 料加入到含鎂、鋰溶液中進(jìn)行反應(yīng)，固液分離后得到含鋰的沉淀物和濾液；
[0009] 2)將鋁基材料、助磨劑和含鎂、鋰溶液混勻一起進(jìn)行研磨，固液分離后得到含鋰的 沉淀物和濾液。
[0010] 上述方法所述的鋁基材料包括:Al-Ca合金粉末、Al-Ga合金粉末、Al-Ni合金粉 末、Al-Ti合金粉末中的一種或幾種的混合。
[0011] 上述方法所述的助磨劑包括：CaCl2、NaCl、KC1、Na2S0 4、K2S04中的一種或幾種的混 合。
[0012] 上述方法方式1)和2)中均按重量比m(鋁基材料）：m(助磨劑）=20:1~1:1 的比例將錯(cuò)基材料與助磨劑混合，優(yōu)選m(錯(cuò)基材料）：m(助磨劑）=20:1~10:1。
[0013] 上述方法方式1)中鋁基材料與助磨劑均勻后加入到球磨機(jī)中，研磨0. 5~5h后 得到改性的鋁基材料。
[0014] 上述方法方式1)中控制鋁和鋰的摩爾比為1:1一20:1，將改性后的鋁基材料加入 到含鎂、鋰溶液中進(jìn)行反應(yīng)。
[0015] 上述方法方式1)中改性后的鋁基材料與含鎂、鋰溶液在25~75°C下攪拌10~ 30min反應(yīng)完全后，陳化30~120min，固液分離后得到含鋰的沉淀物和濾液。
[0016] 上述方法方式2)中控制鋁和鋰的摩爾比為1:1 一20:1，將鋁基材料、助磨劑和含 鎂、鋰溶液混勻一起研磨。
[0017] 上述方法方式2)中將鋁基材料、助磨劑和含鎂、鋰溶液均勻后加入到行星球磨機(jī) 中，研磨0. 5~5h。
[0018] 上述方法所述的含鎂、鋰溶液為任意含有Li+和Mg 2+的溶液，包括：任意鹽湖中的 原始鹵水及其蒸發(fā)濃縮后的鹵水和提鉀后的老鹵中的一種或幾種的混合。
[0019] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 1.鋁基材料對Li+具有很好的選擇性，特別適合于高鎂鋰比含鎂、鋰溶液，尤其是 鹽湖鹵水中鎂鋰分離的難題；
[0021] 2.改性后的鋁基材料與含鎂、鋰溶液中鋰的反應(yīng)活性高，對含鎂、鋰溶液中Li+的 理論吸附量可達(dá)32. 4mg/g ;
[0022] 3.操作簡單，易于工業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0023] 圖1為實(shí)施例1中所得含鋰沉淀物的XRD圖；
[0024] 圖2為實(shí)施例2中所得含鋰沉淀物的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0026] 實(shí)施例1:
[0027] 按重量比20:1的比例，將41含量為40%的八1-6&合金2(^和1 §似(：1混合均勻 后，加入到行星球磨機(jī)中進(jìn)行機(jī)械球磨5h;再按固液比lg: 100ml的比例，將10g球磨后的 混合物料加入到l〇〇〇ml井鹵濃縮液中，井鹵濃縮液的主要成分及含量如表1所示，在70°C 下攪拌反應(yīng)l〇min，并陳化120min，固液分離后得到含鋰沉淀物和濾液，含鋰沉淀物的XRD 圖譜如圖1所示，沉淀物中鋰的含量為30. 5mg/g，鎂鋰質(zhì)量比為0. 2。
[0028]表1
[0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，采用以下兩種方式中的任一種： 1) 將鋁基材料與助磨劑混合均勻后研磨得到改性的鋁基材料，將改性后的鋁基材料加 入到含鎂、鋰溶液中進(jìn)行反應(yīng)，固液分離后得到含鋰的沉淀物和濾液； 2) 將鋁基材料、助磨劑和含鎂、鋰溶液混勻一起進(jìn)行研磨，固液分離后得到含鋰的沉淀 物和濾液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，所述的鋁基材 料包括:A1-Ca合金粉末、Al-Ga合金粉末、Al-Ni合金粉末、Al-Ti合金粉末中的一種或幾 種的混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，所述的助磨劑 包括：CaCl2、NaCl、KCl、Na2S04、K2SO4中的一種或幾種的混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，方式 1)和2)中均按重量比m(鋁基材料）：m(助磨劑）=20:1~1:1的比例將鋁基材料與助磨 劑混合，優(yōu)選m(錯(cuò)基材料）：m(助磨劑）=20:1~10:1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，方式 1)中鋁基材料與助磨劑均勻后加入到球磨機(jī)中，研磨0. 5~5h后得到改性的鋁基材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，方式 1) 中控制鋁和鋰的摩爾比為1:1一20:1 ;將改性后的鋁基材料加入到含鎂、鋰溶液中進(jìn)行 反應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，方式1)中改 性后的鋁基材料與含鎂、鋰溶液在25~75°C下攪拌10~30min反應(yīng)完全后，陳化30~ 120min，固液分離后得到含鋰的沉淀物和濾液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，方式 2) 中控制鋁和鋰的摩爾比為1:1一20:1 ;將鋁基材料、助磨劑和含鎂、鋰溶液混勻一起研 磨。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，方式2)中將鋁 基材料、助磨劑和含鎂、鋰溶液均勻后加入到球磨機(jī)中，研磨0. 5~5h。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，其特征在于，所述的含鎂、 鋰溶液為任意含有Li+和Mg2+的溶液，包括：任意鹽湖中的原始鹵水及其蒸發(fā)濃縮后的鹵水 和提鉀后的老鹵中的一種或幾種的混合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分離含鎂、鋰溶液中鎂鋰的方法，使機(jī)械球磨改性后的鋁基材料與含鎂、鋰溶液反應(yīng)得到含鋰的沉淀物，而鎂仍留在含鎂、鋰溶液中，從而實(shí)現(xiàn)含鎂、鋰溶液鎂鋰的分離。本發(fā)明工藝流程短，操作簡單，活化后的鋁基材料對溶液中的Li+具有很好的選擇性，特別適用于高鎂鋰比含鎂、鋰溶液的鎂鋰分離。
【IPC分類】C01F7-00
【公開號】CN104787785
【申請?zhí)枴緾N201510138036
【發(fā)明人】劉旭恒, 趙中偉, 陳星宇
【申請人】中南大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月27日