用電導率控制吸附法鹵水提鋰合格液中鈣鎂雜質的研究

黃鵬貴，李文珍，王守恒

(格爾木藏格鋰業(yè)有限公司，青海格爾木 816099)

1 前言

鋰元素是自然界中質地最輕、原子半徑最小的堿金屬，其化學性質非?；顫?。鋰及其化合物應用多個重要領域，如航空、醫(yī)藥、化工、國防及新能源等，因此鋰及其化合物被稱為“工業(yè)味精”。新能源熱潮掀起以來，優(yōu)質鋰鹽產品推動著全球新能源行業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動鋰資源需求量持續(xù)增長，鋰資源的開發(fā)利用廣受關注。中國鋰儲量高達320萬t，位居世界第二，其中鹽湖鋰資源占比接近 80%，主要分布在青海柴達木盆地和青藏高原[1]。采用吸附法從高鎂鋰比的鹽湖鹵水中提取鋰已成為鋰鹽開發(fā)重點[2-4]。用吸附法如何從高鎂鋰比鹵水中提取高鋰低鎂的合格液，一直是吸附法提鋰的一項難題。

吸附法提鋰行業(yè)內，大多數工藝均是通過控制水洗料床體積量來獲取合格液，此工藝研究以察爾汗鹽湖湖東地區(qū)鹵水為原料，該鹽湖鹵水屬氯化物型鹽湖，其鎂鋰比在2 000左右，適于吸附法提鋰工藝。因此通過吸附法從高鎂鋰比鹵水中獲得高鋰低鎂合格液成為工藝控制的關鍵所在，具體組成見表1。其中原料鎂鋰比為1 905，選擇優(yōu)異的工藝控制方法，獲得高鋰低鎂的合格液尤為重要。根據數據對比可看出，通過水洗料床體積量進行工藝控制，獲得合格液A，其中Mg2+、Ca2+等雜質含量相對較高，對后續(xù)除雜工序造成處理負荷較大，增加了投資成本。然而通過電導率進行工藝控制，獲得合格液B，其中Mg2+、Ca2+等離子的濃度相對較低，因此吸附法提鋰工藝中應用電導率控制合格液中的雜質含量，是一項電導率儀在提鋰行業(yè)中的新舉措。

表1 原料及合格液主要成分Tab.1 Main components of raw materials and qualified solution

2 電導率與合格液Li+、Mg2+、Ca2+等含量關系

在工藝生產中，通過電導率高低表征合格液中鹽分含量的高低，工藝控制中可設定系統(tǒng)控制點的電導率值，則可以獲得不同鹽分含量的合格液，根據工藝調整，獲得大量合格液數據，即電導率與Li+、Mg2+、Ca2+等鹽分含量的數據(30 ℃)，詳見表2。

表2 電導率與Li+、Mg2+、Ca2+等鹽分含量數據(30 ℃)Tab.2 Conductivity and salt content data of Li+, Mg2+ and Ca2+ at 30 ℃

續(xù)表2 (Continue)

根據以上工藝數據進行數據分析，從圖1可看出電導率與Li+、Mg2+、Ca2+等離子的變化趨勢。根據圖1中變化趨勢可看出，由于Li+含量相對較低，其對電導率的影響幾乎很小，而Mg2+、Ca2+含量相對較高，因此Mg2+、Ca2+含量是影響電導率高低的重要因素，由圖1中數據趨勢可以看出，當電導率值處于15 ms/cm～40 ms/cm時，Li+含量較高，鹵水Li+收率可達90%以上，而Mg2+、Ca2+等雜質離子含量相對較低，雜質去除率可達97%以上。實際工藝生產中，設定電導率值為24 ms/cm時，生產獲得合格液鎂鋰比較低，其組成為Li+642.5 mg/L，Mg2+1.75 g/L，Ca2+0.37 g/L。

圖1 電導率與鋰、鎂、鈣等離子的變化趨勢Fig.1 Conductivity and variation trend of Li+, Mg2+ and Ca2+ plasma

3 結論

通過電導率與Li+、Mg2+、Ca2+等離子含量間的變化趨勢關系，可以作為調整吸附法鹽湖鹵水提鋰生產工藝中Mg2+、Ca2+等離子含量的重要依據，依據后續(xù)生產工藝指標，優(yōu)化調整運行系統(tǒng)工藝控制點電導率設定值，獲得高鋰低鎂鈣的合格液，其鎂鋰比可降低至1.8左右，解決了察爾汗鹽湖鹵水高鎂鋰比，提鋰難的問題。因此合格液鎂鋰比越低，對合格液后續(xù)處理工序難度大幅降低，降低投資成本。

用電導率控制吸附法鹵水提鋰合格液中Mg2+、Ca2+等離子雜質，可使鹵水Li+收率達90%以上，Mg2+、Ca2+等離子雜質去除率可達97%以上。通過這種工藝控制可以快速、準確地監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，為系統(tǒng)平穩(wěn)運行提供了一種安全可靠的保障。