鹽湖氯化鋰的生產(chǎn)工藝與影響因素探析

馬有海，馬成功

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

在自然界之中，鋰元素含量極為豐富，排列在第27位，地殼之中的含量約占0.065%，而且鋰在自然界的存在形式主要以化合物為主。氯化鋰的用途極為廣泛，在電解生產(chǎn)金屬鋰過程中，需要消耗大量氯化鋰?，F(xiàn)階段，我國最為常見的金屬鋰生產(chǎn)方法來源于1893年剛茨提出的理論，也就是氯化鋰融鹽電解操作，由于該方式比較簡單有效，在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1 氯化鋰生產(chǎn)工藝

1.1 礦石直接轉(zhuǎn)化法

在實際研究過程中，主要以鋰輝石為研究對象，將其放置到930 ℃～1 000 ℃的環(huán)境下進行煅燒操作，確保鋰輝石能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，之后繼續(xù)在1 000 ℃的溫度下與KCl進行離子交換反應(yīng)，產(chǎn)生的具體摩爾組比為60%的KCl和40%的LiCl，二者會充分混合在一起。全部冷卻之后，再提取LiCl，主要操作手段為蒸發(fā)回收醇類，此時該種物質(zhì)純度能夠達到99.47%。當(dāng)LiCl提取后，剩余殘渣需要用水進行處理，之后所得到的KCl能夠循環(huán)利用。

1.2 碳酸鋰或氫氧化鋰轉(zhuǎn)化法

此處所介紹的方法，是實際LiCl工業(yè)生產(chǎn)中最為常見的手段，我國大多數(shù)LiCl生產(chǎn)都來源于這種形式。首先，相關(guān)工作人員需要在腐蝕的反應(yīng)器中加入碳酸鋰或氫氧化鋰，之后再加入30%的鹽酸，鹽酸數(shù)量應(yīng)該稍過量，直到得到飽和的LiCl溶液。此時，LiCl溶液呈現(xiàn)出明顯的酸性特點，工作人員向其中加入氯化鈣，將溶液之中的硫酸根雜質(zhì)去除，過濾之后得到氫氧化鋰，此時，工作人員還要做好pH值的調(diào)節(jié)工作，借助于噴霧干燥等形式，得到無水氯化鋰。

1.3 萃取法

可借助于有機溶劑對鋰進行萃取，讓LiCl實現(xiàn)有效提純，該種方式在鹽湖鹵水提鋰操作中極為常見。能夠完成該種萃取工作的方法有異戊醇萃取法、異丙醇萃取法和復(fù)合溶劑萃取法等。

1.4 離子交換吸附法

從現(xiàn)有研究工作中能夠看出，吸附劑或者是交換機主要包括的內(nèi)容有氫氧化鋁型吸附劑、二氧化錳吸附劑和二氧化鈦鋰吸附劑等。氯化鋰成為誘變劑的主要材料，在食品、啤酒制作中發(fā)揮出重要的作用。在此過程中，同樣需要應(yīng)用離子交換吸附法，對優(yōu)質(zhì)菌種進行有效培育，并合成醫(yī)藥中間體，實現(xiàn)對菌種遺傳性的改變。對于整體有機結(jié)構(gòu)的全面分析，LiCl具備明顯的陽離子特性。在新材料應(yīng)用的過程中可看出，能夠在甲殼素生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用，是整個LiCl應(yīng)用價值體現(xiàn)最高的地方。

2 氯化鋰的主要影響因素

青海柴達木盆地西臺吉乃爾鹽湖，有全世界首條千噸級氯化鋰生產(chǎn)線，生產(chǎn)的氯化鋰質(zhì)量指標能夠達到99.5%。該項目的投產(chǎn)時間為2015-12-24，至2016-01-21生產(chǎn)線全線貫通。該生產(chǎn)線主要以鹽湖資源為原材料，實現(xiàn)該項資源有效利用，尤其是在鋰和硼等元素提取上，展示出重要價值。截至2013年，全球已經(jīng)查明的鋰礦產(chǎn)資源總量達到了4 051.5萬t，總儲備量達到了2 340.7萬t，其中不包含察爾汗鹽湖之中的氯化鋰，具體總數(shù)為1 204萬t，該類礦產(chǎn)主要包括兩大類，即固體型鋰礦和鹽湖鹵水型鋰礦，儲備量分別達到了21.6%和78.3%，可以看出，鹽湖鹵水提鋰方法是后續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

2.1 鹽湖鹵水中的鋰含量

根據(jù)之前的鹽湖以及鹽類礦產(chǎn)生產(chǎn)工作可知，實際氯化鋰的邊界品位一般為150 mg/L，最低工業(yè)品位也會達到300 mg/L。站在實際角度來說，雖然察爾汗鹽湖中的鋰含量有限，在提鉀之后為300 mg/L，能夠達到生產(chǎn)過程中的最低工業(yè)品要求，但對于如何進行收集和濃縮等操作，相關(guān)工作人員還需要進一步研究。

2.2 鹽湖鹵水鎂、鋰比

我國的鹽湖鋰資源含量十分豐富，但很多鹽湖鹵水中的鎂、鋰含量比例都在40 ∶1以上，最高達到1 837 ∶1，比工業(yè)開采標準高出很多，一般要求是鎂、鋰比低于或等于6 ∶1。另外，在對角線規(guī)則的影響之下，鹽湖鹵水之中的鎂、鋰化學(xué)性質(zhì)并不會產(chǎn)生太大差異，相似度很高，這進一步增加了鎂、鋰分離困難，讓生產(chǎn)成本居高不下。現(xiàn)階段，最基本工藝為化學(xué)除鎂，通過燒堿以及復(fù)產(chǎn)氫氧化鎂進行，操作困難，后者是通過陽離子樹脂進行除鎂操作，在具體混合物中加入大量氯化鈉，該過程會消耗大量淡水資源，如果利用納濾膜法進行除鎂操作，還會消耗大量成本。為了將更好的除鎂效果呈現(xiàn)出來，相關(guān)工作人員需要開展全面的研究操作，通過對鹽湖鹵水鎂、鋰比重新確認，為后續(xù)氯化鋰生產(chǎn)創(chuàng)造更多有利條件。

2.3 鹽湖提鋰生產(chǎn)工藝選擇

鹽湖鹵水具備多樣化特點，這主要是由于整個鹽湖礦產(chǎn)資源十分豐富，綜合利用率較高，呈現(xiàn)出明顯的復(fù)雜性和不可照搬特性。例如，在實際鹽酸型鹽湖之中，含有豐富的鋰元素，此時在氯化鋰提取和制作過程中，可以選擇煅燒工藝進行。除此之外，如果鎂和鋰元素比例較高，可以借助鋰的專用吸附工藝開展后續(xù)工作，如果鹽湖呈現(xiàn)出硫酸性特點，可以借助膜過濾操作，確保氯化鋰提取工藝得到完善。如果出現(xiàn)某些細節(jié)性離子，如鈉離子、鈣離子等，相關(guān)工作人員均可使用相同的除雜工藝手段。

2.4 氯化鋰的總體發(fā)展趨勢

從基本的鋰鹽產(chǎn)品中可以了解到，其中包含碳酸鋰、氫氧化鋰和氯化鋰等，附加值最高的是氯化鋰。在世界市場角度來說，工業(yè)級氯化鋰生產(chǎn)已經(jīng)處于飽和狀態(tài)，而高程度氯化鋰卻始終供不應(yīng)求，而且該類產(chǎn)品價格要遠高于初級產(chǎn)品價值。截止到目前，主流氯化鋰生產(chǎn)工藝為碳酸鋰轉(zhuǎn)化法，俗稱酸化法，其中雜質(zhì)含量極高，在生產(chǎn)過程中能夠得到更多的初級產(chǎn)品。例如，在青海察爾汗鹽湖鹵水之中，當(dāng)進行完氯化鋰富集之后，可以借助碳酸鈉進行沉鋰操作，得到更多的碳酸鋰，再通過鹽酸的酸化操作，最終得到氯化鋰。該工藝主要是以富集鋰為主，可以更好地起到濃縮和蒸發(fā)效果。隨著蒸發(fā)和膜分離技術(shù)的實施，如果能夠從鹵水之中直接進行氯化鋰提取操作，整個生產(chǎn)成本將會得到有效控制。

3 總結(jié)

綜上所述，在鹽湖提取氯化鋰操作過程中，關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容集中在富集鋰和除雜的操作上，在整個過程中，很多研究人員已經(jīng)取得了較高成就。一般來說，除雜方面由于鹽湖鹵水之中并不包含重金屬離子，主要去除的內(nèi)容有鉀離子、鈉離子和鎂離子等，其中最難去除的是鈉離子，需開展針對性研究。