专利名称：从碳酸盐型卤水中提取碳酸锂的方法
技术领域：
本发明涉及一种提取锂盐的方法，具体地说，涉及一种从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法。
背景技术：
文献曾报道过许多种从卤水中分离提取锂盐的方法，其中有离子交换法、吸附法、碳化法、铝酸盐共沉淀等。但这些方法或者还不成熟，或者经济不能过关，所以至今还没有工业化。
离子交换法。该方法用有机离子交换树脂例如H型Amberlite-120、上海正一号等从卤水中分离锂。用这些树脂分离锂的最大缺陷是需要在有机溶剂中进行交换和洗脱，才能使大量的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子得到分离。
吸附法。该方法利用二氧化锰、二氧化钛等无机交换剂对锂离子具有的专一的吸附性能来提取锂。由于这些交换剂对锂的交换容量小，因此在工业应用中其需求量也将是巨大的，且耗费酸较多，成本高。
碳化法。该方法以碳化法除碱，然后沉淀提锂。先在卤水中通入CO2气体除去Na2CO3，然后卤水继续蒸发浓缩，最后加入碳酸钠沉淀生产Li2CO3。但是CO2气体的制取需要使用相当数量的燃料原料，因此这一方法的成本较高。
公开号为CN1270927A的专利申请“从碳酸盐型卤水中提取锂盐方法”，提供了一种从碳酸盐型卤水中提取碳酸锂的方法。该公开的方法以卤水为原料，经盐田工艺制得含量为5％的Li2CO3混盐后用清水二级擦洗流程分选出Li2CO3，其含量达到68％，回收率76％。但该法为了得到含量为68％的Li2CO3混盐，需处理大量含量为5％的Li2CO3混盐，所以能耗较高，成本也高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述方法的缺点，提供一种简单易行、操作方便、高效节能的生产碳酸锂的方法。本发明的方法通过下述技术方案实现。
根据本发明的用含锂碳酸盐型卤水制备碳酸锂的方法，包括下列步骤将含锂碳酸盐型卤水浓缩制得富锂卤水；把制备好的富锂卤水注入一个池子，该池子的四周用保温材料建成或池的面积远大于周界，且富锂卤水的深度在1.0米以上；在富锂卤水水面上轻轻注入一层其浓度低于该富锂卤水浓度的液体，并使该液体的厚度始终保持在5厘米以上；日晒一段时间，当底层卤水的温度升至比所述开始注入的富锂卤水的温度高10℃以上时，把部分底层卤水抽出；把所述制好的富锂卤水慢慢注入池底；收集所述池子中的沉淀物，并用淡水循环淋洗该沉淀物以得到富含碳酸锂的产品。
所述浓度低于底层富锂卤水浓度的液体最好为淡水或咸水或淡卤水。
所述将制好的富锂卤水注入池底的步骤可以在所述抽出部分底层卤水的步骤之后进行，或者这两个步骤也可以同时进行。
本发明从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法，是利用太阳池具有收集和贮存太阳能的原理以及碳酸锂在卤水中溶解度随温度的上升而降低析出碳酸锂的特点来生产碳酸锂，最终可产出含量在90％以上的碳酸锂。本方法所采用的装置结构简单，且操作方便、成本低廉，并且效率很高。适合在工业过程中用于大量生产碳酸锂。
下面将结合附图详细描述本发明的方法。其中图1是本发明从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法的原理示意图；图2A是本发明从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法所利用的太阳池的结构简图；图2B是本发明从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法所利用的太阳池中的浓度分布示意图；图2C是本发明从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法所利用的太阳池中的温度分布示意图。
具体实施例方式参照图1。图1是本发明从碳酸盐型卤水中直接提取碳酸锂的方法的原理示意图。这种方法利用具有收集和贮存太阳能的功能的太阳池装置以及碳酸锂在卤水中的溶解度随温度的上升而降低从而析出碳酸锂的特点，以盐田工艺制取的富锂卤水(指在盐田工艺条件下Li2CO3接近饱和的卤水)为底层，上面注入淡水或咸水或淡卤水，以便形成自上而下浓度逐渐增大的盐水溶液作为介质收集和贮存太阳能，使底层富锂卤水自身收集太阳能被加热从而析出碳酸锂。析出的碳酸锂沉淀物经淡水循环淋洗后，可得到含量在90％以上的碳酸锂产品。其反应方程式如下Li2CO3在不同温度下的水中溶解度见表1。从表中可以看出，随着温度的上升，Li2CO3在水中的溶解度逐渐降低。实验证明Li2CO3在碳酸盐型卤水中的溶解情况也相似。
表1 Li2CO3在水中的溶解度(在100克水中的最多溶解克数)
含锂碳酸盐型卤水经浓缩制得富锂卤水，把制备好的卤水先注入一个敞开的池子1里，该池的四周用保温材料建成或池的面积远大于周界，因此从池壁散失的热量是很小的。所注入的卤水深度在1.0米以上，视池的深度而定，由此形成池底的下对流层4。然后在卤水水面上轻轻注入一层淡水，厚度在5厘米以上，该层淡水也可以用咸水或淡卤水(以矿化度为衡量标准，液体中矿化度1％为淡水，矿化度1％-5％为咸水，矿化度5％为卤水)代替，由此形成上对流层2。随着水的蒸发需不时补充上层液体至一定的高度，即始终保持其该层液体的厚度大于5厘米。上对流层2与下对流层4之间形成过渡层3。经过一段时间，例如1-3个月的日晒，当底层卤水的温度升至比初始注入的富锂卤水温度高10℃以上(视情况而定，夏天底层卤水的温度可适当提高)时，抽出底层部分卤水，再把制好的富锂卤水小心注入，循环往复，Li2CO3沉淀物就留在池子底部。注入富锂卤水的步骤也可以和抽出底部卤水的步骤同时进行。一般在一年时间里收集沉淀物一次，将沉淀物用淡水循环淋洗，即可取得含Li2CO390％以上的产品。
下面结合图2A-2C说明太阳池的一般原理。
太阳池是利用太阳池自上而下浓度逐渐增大的盐水溶液作介质收集和贮存太阳能的装置。“太阳池(solar ponds)”是集热器与贮热器的结合，并且适宜大规模、长时期、跨季度使用。鉴于其结构简单、操作方便、价格低廉等优点，以色列、美国、日本、意大利、印度、澳大利亚、西班牙和阿根廷等国家的太阳池研究和应用都取得了很大的成功，并获得了很高的经济效益，例如美国能源部计划到2000年太阳池发电将占总发电量的7.2％。
参照图2A。图2A太阳池结构简图。通常大型太阳池(面积超过1000平方米)的合理深度为1.5～3米，它不同于一般的淡水池和浓度均匀的盐水池，而是表层盐水浓度很低，越是往下浓度越高。如图所示，太阳池6由上向下，一般分为3个区域表面对流层7，主要起到阻止风的扰动和保温作用；中部非对流层8，其盐浓度上低下高，呈梯度变化，是太阳辐射进入下层的“窗口”，同时抑制了下层热向上对流，因而起到隔热和保温作用；底部对流层9，是太阳池的关键部分，它的盐浓度较高，接近饱和，并基本均匀，当其中温度不均匀时，可以通过对流和热传导而达到均匀状态，因而其作用是集热和蓄热。在这三个区域中，以底部对流层的盐浓度和温度为最高，如图2B、图2C所示。
为了验证本发明的原理，本发明的发明人进行了如下试验。
富锂卤水恒温加热试验实验用卤水取自西藏扎布耶盐湖卤水，密度为1.2688g/cm3(15℃)，其主要成份见表2表2扎布耶盐湖卤水主要化学组成(g/l)
把该卤水在约0℃的温度下蒸发浓缩至浓度2.5g/左右，浓缩后的卤水成分见表3。
表3浓缩后的卤水主要化学组成(g/l)
取800毫升经浓缩的溶液放入1升烧杯中，在卤水上面缓缓注入淡水200毫升，禁止搅动，保持分层；放入40℃恒温箱里，恒温加热24小时，取出冷却至室温，抽滤提取沉淀物，滤物用少量水洗涤；将滤物放入100℃干燥箱干燥10小时后取出进行化学分析，分析结果见表4。实验表明沉淀物的Li2CO3含量在90％以上。
表4 卤水加热沉淀滤物主要化学组成(％)
富锂卤水光照加热试验把从西藏扎布耶盐湖取得的碳酸盐型卤水在约0℃的温度下蒸发浓缩至Li浓度2.5g/L左右，浓缩后的卤水成分见表3；取800毫升溶液放入1升保温杯中，保温杯外围再加保温层；在卤水上面缓缓注入淡水200毫升，禁止搅动，保持分层；用200W灯光照射保温杯卤水，白天照射，夜里停止并盖上保温盖；待底层卤水温度升至40℃，停止照射并进行保温；两天后取出保温杯内溶液冷却至室温，抽滤提取沉淀物，滤物用少量水洗涤；取出滤物放入105℃干燥箱干燥10小时。取出进行化学分析，分析结果见表5。实验表明沉淀物的Li2CO3含量在90％以上。
表5 卤水光照加热沉淀滤物主要化学组成(％)
从上述试验结果可以看出，本发明的方法简便易行，成本低廉，最重要的是具有很高的效率。
虽然上面结合实施例对本发明进行了详细描述，但是本领域普通技术人员应当理解，在不背离附后的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，本发明还可以有许多种变化，并且这些变化都应当被认为包括在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用含锂碳酸盐型卤水制备碳酸锂的方法，包括下列步骤将含锂碳酸盐型卤水浓缩制得富锂卤水；把制备好的富锂卤水注入一个池子，该池子的四周用保温材料建成或池的面积远大于周界，且所述注入的富锂卤水的深度在1.0米以上；在卤水水面上轻轻注入一层其浓度低于所述富锂卤水浓度低的液体，并使该液体的厚度始终保持在5厘米以上；日晒一段时间，当底层卤水的温度升至比所述开始注入的富锂卤水的温度高10℃以上时，把部分底层卤水抽出；把所述制好的富锂卤水慢慢注入池底；收集所述池子中的沉淀物，并用淡水循环淋洗该沉淀物以得到富含碳酸锂的产品。
2.如权利要求1所述的用含锂碳酸盐型卤水制备碳酸盐的方法，其特征在于所述浓度低于所述底层富锂卤水浓度的液体为淡水或咸水或淡卤水。
3.如权利要求1所述的用含锂碳酸盐型卤水制备碳酸盐的方法，其特征在于所述将制好的富锂卤水注入池底的步骤可以在所述抽出部分底层卤水的步骤之后进行，或者这两个步骤也可同时进行。
全文摘要
本发明公开了一种用含锂碳酸盐型卤水制备碳酸锂的方法,包括步骤:将含锂碳酸盐型卤水浓缩制得富锂卤水;把制备好的富锂卤水注入一个池子,该池子的四周用保温材料建成或池的面积远大于周界,且所述注入的富锂卤水的深度在1.0米以上;在卤水水面上轻轻注入一层其浓度低于所述富锂卤水浓度低的液体,并使该液体的厚度始终保持在5厘米以上;日晒一段时间,当底层卤水的温度升至比所述注入的富锂卤水的温度高10℃以上时,把部分底层卤水抽出;把所述制好的富锂卤水慢慢注入池底;收集所述池子中的沉淀物,并用淡水循环淋洗该沉淀物以得到富含碳酸锂的产品。本方法操作方便、成本低廉,且效率高,适合在工业过程中用于大量生产碳酸锂。
文档编号C01D15/08GK1370740SQ0210397
公开日2002年9月25日 申请日期2002年3月1日 优先权日2002年3月1日
发明者邓月金, 陈诗敏 申请人:邓月金, 陈诗敏