西藏硫酸镁亚型盐湖原卤水吸附提锂中试研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0142

摘要/Abstract

摘要：

以西藏地区具有代表性的某硫酸镁亚型盐湖为研究对象，建成了全球首条以锰系吸附剂为锂离子载体的盐湖原卤水提锂中试生产线，主要研究了中试条件下的吸附/解吸操作参数，得到较优工艺条件：卤水流速为2.0 BV/h、卤水体积为12 BV、pH调节剂质量分数为0.03%、解吸用硫酸浓度为0.06 mol/L、稀酸流速为3.0 BV/h、稀酸体积为5.5~6.0 BV。在该条件下，吸附工段试验结果为卤水总锂回收率≥90%、锂离子平均操作吸附容量≥4 mg/g、平均脱镁率≥99.0%、吸附剂单次循环溶损率≤0.05%。经过3个月连续运行，该中试生产线产出工业级碳酸锂50余吨。该新型吸附提锂工艺的碳酸锂生产成本为3.546万元/t，低于矿石法和铝系吸附剂法的碳酸锂生产成本。

关键词: 吸附法, 硫酸镁亚型盐湖, 原卤水, 提锂, 锰系吸附剂

Abstract:

Taking a representative magnesium sulfate subtype salt-lake in Tibet as the research object，the world′s first pilot production line for lithium extraction from raw brine in the salt-lake was established using the manganese-based adsorbent as lithium carrier in the world.The adsorption/desorption operating parameters under pilot conditions were researched，and the optimal operating conditions obtained were：brine flow rate of 2.0 BV/h，brine volume of 12 BV，and pH adjuster mass fraction of 0.03%.The concentration of sulfuric acid used for desorption was 0.06 mol/L，the flow rate of dilute acid was 3.0 BV/h，and the volume of dilute acid was 5.5~6.0 BV.Under this condition，the total lithium recovery rate of brine was ≥90%，the average operating adsorption capacity of lithium ions was ≥4 mg/g，the average magnesium removal rate was ≥99.0%，and the dissolution loss rate of the adsorbent in each cycle was ≤0.05%.After three months of continuous operation，this pilot production line had produced over 50 t of industrial grade lithium carbonate.The production cost of lithium carbonate for the new lithium extraction process was 35 460 RMB/t，which was lower to the production cost of lithium carbonate by ore-based lithium extraction and lithium extraction using aluminum-based adsorbents.

Key words: adsorption, magnesium sulfate subtype salt lake, raw brine, lithium extraction, manganese-based adsorbent

中图分类号:

TQ131.1+1

赖先熔, 陈周秦, 孙豪, 阳超. 西藏硫酸镁亚型盐湖原卤水吸附提锂中试研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(11): 86-92.

LAI Xianrong, CHEN Zhouqin, SUN Hao, YANG Chao. Pilot study on lithium extraction by adsorption from raw brine of magnesium sulfate subtype salt lakes in Tibet[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2023, 55(11): 86-92.

图/表 14

表1

表2

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表3

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表5

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表10

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参考文献 16

1	陈宋波，徐川，严新星，等.矿石和盐湖提锂研究进展［J］.新能源科技，2022（10）：31-34.
	CHEN Songbo， XU Chuan， YAN Xinxing，et al.Research progress of lithium extraction from ores and salt lakes［J］.New Energy Technology，2022（10）：31-34.
2	李立平.碳酸锂和氯化钾价格齐升［EB/OL］.（2023-01-30）.https://www.sohu.com/a/635680404_121118712.
3	伍倩，刘喜方，郑绵平，等.我国盐湖锂资源开发现状、存在问题及对策［J］.现代化工，2017，37（5）：1-5.
	WU Qian， LIU Xifang， ZHENG Mianping，et al.Present situation，existing problems and countermeasures of development of salt lake lithium resources in China［J］.Modern Chemical Industry，2017，37（5）：1-5.
4	姜贞贞，刘高令，卓玛曲西，等.我国锂资源供需现状下西藏盐湖锂产业现状及对策建议［J］.盐湖研究，2021，29（3）：104- 110.
	JIANG Zhenzhen， LIU Gaoling， ZHUO Maquxi，et al.Present situation and suggestions of saline lake lithium resource in Tibet under the current situation of supply and demand of lithium resources in China［J］.Journal of Salt Lake Research，2021，29（3）：104-110.
5	乜贞，伍倩，丁涛，等.中国盐湖卤水提锂产业化技术研究进展［J］.无机盐工业，2022，54（10）：1-12.
	NIE Zhen， WU Qian， DING Tao，et al.Research progress on industrialization technology of lithium extraction from salt lake brine in China［J］.Inorganic Chemicals Industry，2022，54（10）：1-12.
6	刘东帆，孙淑英，于建国.盐湖卤水提锂技术研究与发展［J］.化工学报，2018，69（1）：141-155.
	LIU Dongfan， SUN Shuying， YU Jianguo.Research and development on technique of lithium recovery from salt lake brine［J］.CIESC Journal，2018，69（1）：141-155.
7	杨建元，程温莹，邓天龙，等.东台吉乃尔湖晶间卤水综合利用研究（煅烧法提锂工艺）［J］.无机盐工业，1996，28（2）：29-32.
	YANG Jianyuan， CHENG Wenying， DENG Tianlong，et al.Study on comprehensive utilization of intergranular brine in Jinaier Lake，Dongtai（lithium extraction process by calcination）［J］.Inorganic Chemicals Industry，1996，28（2）：29-32.
8	曾小毛，樊磊.高镁锂比盐湖老卤萃取提锂工艺研究［J］.矿冶工程，2017，37（6）：95-96.
	ZENG Xiaomao， FAN Lei.Extraction of lithium from salt-lake brine with high Mg/Li ratio［J］.Mining and Metallurgical Engineering，2017，37（6）：95-96.
9	罗清龙，董明哲，李军，等.吸附法分离盐湖卤水中锂的研究进展［J］.盐湖研究，2023，31（1）：106-115.
	LUO Qinglong， DONG Mingzhe， LI Jun，et al.Research progress of lithium separation from salt lake brine by adsorption method［J］.Journal of Salt Lake Research，2023，31（1）：106-115.
10	林钰青，张以任，邱宇隆，等.膜技术在盐湖提锂中的进展和展望［J］.无机盐工业，2023，55（1）：33-45.
	LIN Yuqing， ZHANG Yiren， QIU Yulong，et al.Progress and prospect of membrane technology in lithium extraction from salt lake brine［J］.Inorganic Chemicals Industry，2023，55（1）：33- 45.
11	何雪.一种掺硫富锂锰系锂吸附剂及其制备方法和应用：中国，110180489A［P］.2021-12-07.
12	钟辉，陈周秦，赖先熔，等.一种纳米单晶锰系锂吸附剂的合成方法：中国，113617327B［P］.2022-07-15.
13	LAI Xianrong， YUAN Yijia， CHEN Zhouqin，et al.Adsorption-desorption properties of granular EP/HMO composite and its application in lithium recovery from brine［J］.Industrial & Engineering Chemistry Research，2020，59（16）：7913-7925.
14	孙建科，陈进，易大伟.离子筛型锂吸附剂的成型及研究进展［J］.化工新型材料，2022，50（2）：293-297.
	SUN Jianke， CHEN Jin， YI Dawei.Research progress on molding of ionic sieve type Li adsorbent［J］.New Chemical Materials，2022，50（2）：293-297.
15	佚名.新能源产业迎重大利好！碳酸锂价格三个月大跌40%［EB/OL］.（2023-3-20）.https://baijiahao.baidu.com/s？id=1760838161931516256&wfr=spider&for=pc.
16	佚名.盐湖股份去年净利156亿元，未来或与王磊团队合作“盐湖提锂”［EB/OL］.（2023-3-13）.https://baijiahao.baidu.com/s？id=1760251170586412269&wfr=spider&for=pc.

编号	解吸量Q_d/kg	吸附量q/kg	解吸率D_t/%
A	63.1	63.1	100.0
B	57.8	57.8	100.0
C	61.0	61.0	100.0

编号	卤水中离子质量浓度/（mg·L^-1）		吸附母液中离子质量浓度/（mg·L^-1）		吸附率/ %	吸附容量/ （mg·g^-1）	脱镁率/ %	解吸液中离子质量浓度/ （mg·L^-1）			解吸率/%	溶损率/%
编号	Li⁺	Mg²⁺	Li⁺	Mg²⁺	吸附率/ %	吸附容量/ （mg·g^-1）	脱镁率/ %	Li⁺	Mg²⁺	Mn²⁺	解吸率/%	溶损率/%
A塔	149.7	7.43	36.2	7.38	75.8	4.05	99.3	495.9	79.7	15.7	99.5	0.04
B塔	383.3	7.63	153.9	7.58	59.8	4.09	99.3	524.5	74.3	14.7	99.4	0.02
C塔	391.2	7.60	166.5	7.55	57.4	4.01	99.3	509.2	75.2	15.8	99.6	0.03

反渗透		体积/ m³	ρ（Li⁺）/ （mg·L^-1）	处理时间/h	处理效率/ （m³·h^-1）	浓缩倍数
批次一	进料	1 150	1 050	28.8	40	8.85
	产水	1 020	26.00
	浓缩	130	9 366
批次二	进料	1 470	884.2	36.8	40	9.13
	产水	1 310	18.00
	浓缩	160	8 200
批次三	进料	1 260	921.6	31.5	40	9.00
	产水	1 120	18.50
	浓缩	140	8 390

编号	ρ（Li⁺）/ （g·L^-1）	ρ（Mg²⁺）/ （mg·L^-1）	ρ（Ca²⁺）/ （mg·L^-1）	ρ（Mn²⁺）/ （mg·L^-1）
批次1	16.41	21.2	1.12	8.63
批次2	14.49	10.7	9.30	6.40
批次3	15.16	5.30	5.23	5.86
批次4	15.21	1.09	2.26	1.83

项目	样品检测值/（mg·L^-1）	质控测定值/（mg·L^-1）	相对偏差/%	质控要求/（mg·L^-1）	质控评价	检测方法
氨氮	0.067	0.065	1.5	＜2.0（二级）	合格	HJ 535—2009
化学需氧量	10	10	0.0	≤15（Ⅰ类）	合格	HJ/T 132—2003
总磷	0.04	0.04	0.0	＜0.1（Ⅱ类）	合格	GB 11893—1989
总氮	0.87	0.88	0.6	＜1.0（Ⅲ类）	合格	HJ 636—2012

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