从盐湖卤水中提取锂的吸附技术及研究进展
高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术研究进展
高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术研究进展一、本文概述随着全球对清洁能源需求的不断增长，锂作为关键原材料在电池行业，特别是锂离子电池中的应用日益广泛。
然而，锂资源的提取和分离技术一直是制约其大规模应用的关键因素之一。
特别是在高镁锂比盐湖中，锂的提取和分离技术面临着巨大的挑战。
因此，针对高镁锂比盐湖的镁锂分离与锂提取技术研究具有重大的现实意义和战略价值。
本文旨在全面综述高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术的研究进展，分析当前主流技术的优缺点，并探讨未来可能的研究方向。
文章将首先介绍高镁锂比盐湖的特点和锂提取的重要性，然后详细阐述各种镁锂分离技术的原理、应用现状及存在问题，包括沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。
随后，文章将重点介绍锂提取技术的研究进展，包括溶剂萃取法、电解法、生物提取法等，并对比各种方法的优缺点。
文章将展望未来的研究方向，以期为高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、高镁锂比盐湖镁锂分离技术盐湖中的镁锂比通常较高，这使得从盐湖中提取锂变得极具挑战性。
高镁锂比盐湖镁锂分离技术的研发一直是科研人员的研究重点。
近年来，随着科技的进步，许多新的分离技术被开发出来，主要包括沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法以及溶剂萃取法等。
沉淀法是最早应用于盐湖提锂的技术之一，其基本原理是利用锂与其他元素在化学性质上的差异，通过添加适当的沉淀剂使锂以沉淀的形式从盐湖卤水中分离出来。
然而，由于盐湖中镁离子浓度极高，沉淀法在处理高镁锂比盐湖时效果并不理想。
吸附法是一种有效的镁锂分离技术，其关键在于选择合适的吸附剂。
近年来，研究者们开发出了多种具有高选择性和高吸附容量的吸附剂，如纳米材料、分子筛和离子液体等。
这些吸附剂能够在高镁锂比环境下实现锂的有效分离。
离子交换法也是一种常用的镁锂分离技术，其基本原理是利用离子交换剂的离子交换性能，将盐湖卤水中的锂离子与交换剂上的其他离子进行交换，从而实现锂的分离。
盐湖卤水萃取提锂及其机理研究
盐湖卤水萃取提锂及其机理研究摘要：锂是目前已知质量最轻的金属，再加上具有某些特殊性质，因而该金属及其化合物在多个领域获得重要应用。
本文基于盐湖卤水萃取提锂与相关的机理进行研究，先是介绍了盐湖锂资源概况，然后分析了盐湖卤水提锂方法，最后在实验的基础上讨论了溶剂萃取法的应用，以期为业内人士提供有益参考。
关键词：青海察尔汗盐湖卤水萃取提锂机理1.盐湖锂资源概况我国盐湖资源较为丰富，且类型多样，主要分布在四个省区，一是青海，二是新疆，三是西藏，四是内蒙古。
国内锂含量较高的盐湖卤水主要分布在青海省的柴达木盆地盐湖，如察尔汗盐湖、一里坪盐湖以及大柴旦盐湖等，储量丰富，具有理想的开采价值，开采得当可以创造极大的经济价值和社会效益[1]。
青海察尔汗盐湖锂储量及化学组分（重量%）信息如下：Na2.37、K1.25、Mg4.89、Li0.0031、Ca0.051、SO2-40.44、Cl18.8、B0.0087、Mg/Li1577.4/1，LiCl储量（万t）995。
2.盐湖卤水提锂方法2.1铝酸盐沉淀法铝酸盐沉淀法的原理是，利用CO2碳化分解铝酸钠获得Al（OH）3，再将该产物按照铝锂13到15加入提硼元处理后的卤水，从而实现沉锂出镁的效果。
将制取的铝锂沉淀物置于350℃的高温下连续焙烧30min，接下来用水于室温环境下浸取，从而使沉淀物中铝锂发生有机分离。
在石灰乳和纯碱的帮助下，将钙和镁等杂质有效除去，蒸发浓缩处理之后，加入碳酸钠溶液，置于95℃温度下反应，得到碳酸锂，可将锂的回收率控制在87%以上。
进行相应的洗涤烘干处理，Li2CO3产品纯度较为理想，能够符合工业一级品标准[2]。
2.2溶剂萃取法溶剂萃取法可实现对碱金属以及碱土金属的理想分离，在盐湖提锂领域有着良好应用前景。
现阶段，在研究萃取剂以及萃取体系时，研究重点主要包括醇、酮、有机磷类、冠醚类等领域。
青海察尔汗盐湖卤水具有较高的镁锂比，因而适宜采用含有FeCl3的有机磷类萃取体系。
盐湖提锂技术之吸附法工艺、案例分析
7倍
管道少、设备 少、人员少
耗电情况 吸附塔需要 2.5 个大气压
注入卤水、耗电量大 吸附塔采用自由注入方
式，耗电量较低
4
1
图表 Hombre Muerto 盐湖位于山谷地带，不适合大面积盐田摊晒
国内方面，采用吸附法的主要动机来源于两方面，一是为了实现在高镁锂比 盐湖提锂，适应低锂浓度；二是将吸附法提至生产钾盐之前，避免老卤生产过程 中锂大量损失，突破钾盐产能限制。青海地区盐湖镁锂比较高，对吸附剂与膜集 成工艺要求较高，因此电池级碳酸锂成本在 3-4 万元/吨，而茶卡盐湖镁锂比较 低，工艺流程相对简单，其产品为工业级碳酸锂，成本在 2.6 万元/吨左右。
2பைடு நூலகம்
1 蓝科锂业：吸附法+膜浓缩
蓝科锂业在 2018 年实现了吸附分离技术与膜分离浓缩技术耦合等工艺技术 突破，即前段采用铝系吸附剂吸附提锂，加入纳滤膜除镁，之后采用反渗透膜进 行浓缩。
蓝科锂业研发的铝盐锂吸附剂的方法主要是用 LiOH 溶液处理 Al(OH)3 生 成 LiOH·2Al(OH)3·nH2O，然后酸化将其转化为 LiCl·2Al(OH)3·nH2O。该 型的吸附剂合成方法引入价格低廉的其他材料，通过对制备工艺的优化，大幅度 降低制造成本，降低最终产品的完全成本。相比较一万吨碳酸锂装置一代吸附剂 制造成本，新型锂高效吸附剂制造成本降低约 50%。公司共投资 20 多亿建成 2 万吨/年碳酸锂生产线，单吨成本在 4 万元人民币左右。
盐湖卤水萃取提锂及其机理研究
0.02 mol· L -1, extraction time is 20 min; washing VO /VA is 15; back extraction VO /VA is 20. The interaction of lithium complex with TBP was investigated by IR and NMR. The results showed that the complex and TBP were associated by hydrogen bond.
的影响显著 ， 随着相比增大 ， 萃取率升高 ， 在相比达 到 1.1 后趋缓 。 当相比不大于 1.2 时 ， 水相与有机相 之间出现第三相 ， 红外研究表明 ， 此时有机相主要为 煤油 ， 则该现象产生的原因可能为萃合物浓度超过 其在有机相中的溶解度而析出 ， 形成 TBP 与金属离 子聚集的第三相 。 第三相的产生会对萃取的质量传 递和流体流动造成较大干扰 ， 必须避免 。 所以实验时
-1 2+
要 成 分 为 ：Li
+
-1
+
-1
+
图1
相比对锂萃取率的影响
Fig.1
Relation of extraction phase ratio and lithium extraction rate
在含锂溶液中加入一定浓度的盐酸溶液与
第3期
孙淑英等 ： 盐湖卤水萃取提锂及其机理研究
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采用相比为 1.5， 既保证较宽的工艺操作范围 ， 取得 较高的萃取率 ， 也可以降低萃取剂成本 。
c MgCl =3.5 mol· L -1，c Fe /c Li =1.5~2 ，c HCl =0.02 mol· L -1，
盐湖卤水提锂进展研究
学 术 论 坛1 盐湖锂资源概况1.1国外锂资源的分布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,由于玻利维亚的乌尤尼、智利的等巨大盐湖卤水资源先后探明,盐湖卤水锂资源储量约占锂资源总量(总储量约1.466×107t)的70%～80%。
其中玻利维亚的乌尤尼、智利的阿塔卡马和中国西藏北部的扎布耶3个矿床锂资源量超过100万t。
中国已探明的锂资源工业储量在世界上仅次于玻利维亚,其中盐湖卤水锂储量超过3×106t,具有良好的资源条件和开发前景。
近年来中国虽然也在积极开发盐湖锂资源,但目前产品仍以矿石生产为主,生产成本高(超过智利的2倍),没有市场竞争力。
因此,研究低成本的卤水提锂技术,积极开发中国丰富的盐湖卤水锂资源具有重要的经济价值。
世界及中国主要盐湖卤水组成见表1及表2。
1.2国内外某些盐湖卤水的锂含量和组成玻利维亚乌尤尼盐湖是世界第一大盐湖,海拔3650m,面积9000km 2,锂储量达980万t 。
其次是智利的阿塔卡玛干盐湖,面积达3200km 2,某些地区晶间卤水锂浓度极高,可达0.5%～0.7%,估计面积在1400km 2湖中储锂量达4.50×106t。
我国西藏扎布耶盐湖和柴达木盆地盐湖是我国两个最大的盐湖卤水资源,其远景储量与世界其他国家目前已探明的总储量相当,是全球重要的锂资源地。
扎布耶盐湖固液相氯化锂储量达947万t,卤水中锂含量高达1000～2000mg/l,其锂资源主要呈碳酸盐型。
柴达木盆地盐湖锂盐(按LiCl计)储量约1520.7万t,锂盐矿主要赋存于盐湖地表卤水和晶间卤水中,卤水矿床主要有一里坪、东台吉乃尔、西台吉乃尔盐湖、大柴旦盐湖、察尔汗大浪滩等,盐湖中有较大的锂盐储量,但含量较低、分布较分散,镁锂比较高,其中察尔汗盐湖,面积5856km 2,是世界第二大盐湖,LiCl储量约为8×106t,该湖卤水属于氯化物型,浓缩后老卤中锂浓度仍较低约200ppm～300ppm,镁锂比由原卤中的上千降低到500左右,但其锂资源的开发同样存在一定的难度。
盐湖提锂萃取剂及萃取体系研究进展
盐湖提锂萃取剂及萃取体系研究进展卫丽娜1,康锦1,李虎2,李恩泽1,成怀刚1,程芳琴1(1.山西大学,资源与环境工程研究所,山西低附加值煤基资源利用协同创新中心,国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室,山西太原030006;2.青海锦泰锂业有限公司)摘要:中国盐湖中蕴藏着丰富的锂资源,溶剂萃取法提锂是目前研究较多且较深入的方法之一。
大量研究表明,萃取剂分子的结构是决定萃取效率的关键因素。
对近年来盐湖卤水提锂萃取剂及萃取体系的研究进展做了综述,着重综述了醇+酮、有机磷、季胺盐-偶氮离子螯合-缔合、冠醚和离子液体等不同类型萃取剂及萃取体系的研究现状,分析了各类萃取剂在提锂过程中的机理、特点及存在的问题,并在此基础上对溶剂萃取法盐湖提锂萃取剂的发展方向做了展望。
关键词:盐湖提锂;溶剂萃取法;萃取剂;萃取机理中图分类号:TQ131.11文献标识码:A文章编号:1006-4990(2021)05-0021-05Research progress of lithium extractants and extraction systems from salt lakesWei Lina 1,Kang Jin 1,Li Hu 2,Li Enze 1,Cheng Huaigang 1,Cheng Fangqin 1(1.Institute of Resources and Environmental Engineering ,Shanxi University ,Shanxi Collaborative Innovation Center ofLow Value-Added Utilization of Coal-Related Wastes ,National Key Laboratory of High Efficiency Utilization Technology ofCoal W aste in Environmental Protection ,Taiyuan 030006,China ;2.Qinghai Jintai Lithium Industry Co.,Ltd.)Abstract :There are abundant lithium resources in China ’s salt lakes.Solvent extraction is one of the most widely studied andin⁃depth methods at present.A large number of studies have shown that the molecular structure of extractants is the key factor to determine the extraction efficiency.The research progress of extractants and extraction systems for lithium ex⁃traction from salt lake brine in recent years was summarized ,focusing on the research status of different types of extractants and extractionsystems ,such as alcohol+ketone ,organophosphorus ,quaternary ammonium salt⁃azo ion chelation⁃association ,crownether and ionic liquid.The mechanism ,characteristics and existing problems of various extractants in the process of extracting lithium were analyzed ,and on this basis ,the development direction of the solvent extraction method for extracting lithium from salt lake was prospected.Through this review ,it can be concluded that all the five extractants have specific functional groups or structures which are complex with Li +,so lithium can be extracted from salt lake brine.The organic phosphorus extraction system has high selectivity for lithium ,relatively stable chemical properties and low price ,so it is the most promising extractant for industrialization.The design and synthesis of new efficient organic phosphorus extractants and the construction of efficient green extraction system have broad prospects.Key words :salt lake lithium extraction ;solvent extraction ;extractants ;extraction mechanism锂是目前已知的最轻的金属元素,被广泛应用于航空、医药、制冷、电子等多个领域[1-3]。
吸附法盐湖卤水提锂
吸附法盐湖卤水提锂
随着时代的发展和人类对高科技产品的日益增长的需求，由于锂的优异性能，它被用于制造新一代的节能产品，如移动电池、新能源储存、纳米材料等，而锂的资源是有限的，因此，研究和提高锂的生产利用是必要的。
盐湖卤水因其价格低、温和的条件下的萃取性能，在有机物的萃取过程中被广泛应用，而且，它还具有良好的可调性和溶解性，被认为是锂提取的有效溶剂。
最近，研究者们发现，盐湖卤水中含有大量的锂，同时，它具有良好的环境行为，因此吸附法提取锂越来越受到重视。
吸附法是一种以高分子材料为基体，将分子固定在其表面，利用毛细孔的吸附效应从盐湖卤水中提取锂的技术。
它具有催化、成本低、效率高及环境友好等优势，而且可以解决传统吸附法在使用时伴随的费时问题，有效地解决了传统方法提取低浓度锂的技术难题。
吸附法提取锂有两个主要步骤：首先，将盐湖卤水经过处理，使锂与污染物分离；其次，将锂溶液反应到高分子基体上，实现锂的提取。
此外，吸附法还可以实现纯度很高、质量很低和体积很小的锂提取设备，并利用交叉流技术对提取效果进行优化。
因此，吸附法提锂这种新型提锂技术的应用，可以从盐湖卤水中萃取出大量的锂，是一种可持续性的锂提取技术。
在未来，吸附法提锂将继续改善节能和环境友好，促进锂资源可持续利用，为国家经济发展做出贡献。
综上所述，吸附法提锂可以有效提取并有效利用盐湖卤水中的锂，为锂资源的可持续利用提供了新的途径，促进了经济发展，也有助于节能环保。
盐湖提锂 吸附
盐湖提锂的吸附工艺是一种高效、环保的提锂方法。
其基本原理是利用具有吸附能力的固体吸附剂，将锂离子从盐湖卤水中吸附到固体表面，从而实现锂离子与其它离子的分离。
吸附工艺具有高选择性和高吸附容量，可以有效地从盐湖卤水中提取锂离子。
在吸附工艺中，吸附剂的选择是关键。
目前常用的吸附剂有氢氧化铝基锂吸附剂、活性炭吸附剂和有机聚合物吸附剂等。
其中，氢氧化铝基锂吸附剂是一种较为成熟且有效的吸附剂，其优点是可以处理镁含量较高的盐湖卤水，且吸附容量和选择性较高。
在吸附过程中，先将盐湖卤水进行预处理，除去其中的杂质，以提高吸附效果。
然后，将预处理后的卤水与吸附剂接触，锂离子被吸附剂吸附，随后通过洗脱剂将锂离子从吸附剂上洗脱下来，形成锂离子溶液。
最后，通过沉淀、结晶等手段将锂离子转化为碳酸锂等有用的化合物。
盐湖提锂的吸附工艺具有许多优点。
首先，吸附工艺可以有效地从高镁盐湖卤水中提取锂离子，提高锂的提取率。
其次，吸附工艺具有高选择性，可以降低杂质离子的影响，提高产品质量。
此外，吸附工艺具有操作简便、环保等特点，可以降低生产过程中的能耗和物耗。
在实际应用中，需要根据具体的盐湖卤水条件和生产要求选择合
适的吸附剂和工艺参数。
同时，吸附工艺需要配合其他单元操作，如预处理、浓缩、结晶等，以实现整个提锂过程的优化和高效化。