西藏硫酸鎂亞型鹽湖原鹵水吸附提鋰中試研究

賴(lài)先熔，陳周秦，孫 豪，陽(yáng) 超

（四川泛宇鋰能新材料科技有限公司，四川德陽(yáng) 618000）

近年來(lái)，隨著新能源電動(dòng)車(chē)的高速發(fā)展，動(dòng)力電池的關(guān)鍵原料——碳酸鋰和氫氧化鋰的市場(chǎng)需求大幅增加[1］。2022 年國(guó)產(chǎn)碳酸鋰平均價(jià)格達(dá)到48.24 萬(wàn)元/t，較2021 年均價(jià)增長(zhǎng)近3 倍[2］。中國(guó)是鋰資源大國(guó)，其中鹽湖鋰資源占中國(guó)鋰資源的80%，但是開(kāi)發(fā)程度低，主要原因是大部分含鋰鹽湖鹵水的鎂鋰比高、組成復(fù)雜、鋰離子分離提取難度大[3］。特別是在鹽湖鋰資源儲(chǔ)量豐富的西藏地區(qū)，由于海拔高、氣候惡劣、工業(yè)基礎(chǔ)薄弱及自然環(huán)境脆弱，常規(guī)的鹽湖鹵水提鋰工藝并不適用[4］。目前，全球工業(yè)化鹽湖提鋰技術(shù)主要有5 種：蒸發(fā)-沉淀法、煅燒法、萃取法、鋁鹽吸附法和膜分離法[5］。蒸發(fā)-沉淀法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于南美洲低鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰[6］。該法利用太陽(yáng)能蒸發(fā)濃縮鹵水，通過(guò)酸化或萃取法除硼，再用沉淀法除去鈣鎂離子得到富鋰溶液，最后富鋰溶液經(jīng)濃縮、碳酸鈉沉淀后制得碳酸鋰。由于中國(guó)大部分鹽湖鎂鋰比高，因此該法不適用于中國(guó)鹽湖鹵水提鋰。煅燒法主要由青海中信國(guó)安公司使用，其工藝首先將脫硼后的老鹵蒸干得到固態(tài)化合物，然后煅燒得到氧化物，再用水溶解其中的鋰離子，利用沉淀法脫除鈣鎂離子，最后將得到的富鋰溶液蒸發(fā)濃縮得到碳酸鋰[7］。該工藝流程復(fù)雜、鋰損失大（40%~50%）、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、能耗和碳酸鋰生產(chǎn)成本高，不足以支持其進(jìn)一步發(fā)展。萃取法主要由大華化工使用，其工藝過(guò)程包括向脫硼后的老鹵中加入三氯化鐵形成氯化鐵鋰，然后用磷酸三丁酯萃取鹵水中的氯化鐵鋰形成氯化鐵鋰萃合物，再用酸反萃取得到含鋰的溶液，最后富鋰溶液經(jīng)濃縮、除雜、碳酸鈉沉淀后得到碳酸鋰[8］。此方法適用于高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰，但是反萃酸液對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，且萃取劑易溶損，對(duì)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境造成不利影響。鋁鹽吸附法主要由青海藍(lán)科鋰業(yè)使用，該工藝首先將蒸發(fā)濃縮的察爾汗鹽湖老鹵通入鋁鹽吸附塔，使鹵水中氯化鋰選擇性地置換進(jìn)入吸附劑，然后用熱水將負(fù)載在吸附劑上的氯化鋰洗脫下來(lái)，達(dá)到分離回收鋰離子的目的[9］。目前，鋁鹽吸附法僅用于氯化物型老鹵提鋰，還未見(jiàn)其應(yīng)用于硫酸鹽型和碳酸鹽型鹽湖鹵水提鋰的報(bào)道。膜分離法主要有電滲析法和納濾法[10］。電滲析法由中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所提出，其原理是在電場(chǎng)作用下選擇性地使一價(jià)金屬離子通過(guò)膜、二價(jià)金屬離子被截留，達(dá)到分離鎂鋰的目的。鈉濾法主要應(yīng)用在五礦鹽湖，該工藝?yán)眉{濾膜中的官能團(tuán)對(duì)鎂鋰選擇性不同，通過(guò)物理方法使鋰離子通過(guò)膜而鎂離子被截留。這兩種膜分離法均是以蒸發(fā)濃縮脫鈉鹽、脫鉀鹽、脫硼酸鹽后的老鹵為原料，因此需要建設(shè)大規(guī)模的鹽田曬鹵，而西藏禁止建設(shè)鹽田。目前，中國(guó)儲(chǔ)量巨大的西藏鹽湖鋰資源還處于未規(guī)模化開(kāi)發(fā)狀態(tài)。因此，開(kāi)發(fā)西藏高原鹽湖原鹵水直接提鋰的綠色技術(shù)，解決西藏鹽湖鋰資源利用難的技術(shù)問(wèn)題已迫在眉睫。

本文提出了一種從西藏高鎂鋰比硫酸鹽型鹽湖原鹵直接吸附提鋰的新技術(shù)，并將其應(yīng)用于西藏某鹽湖中試試驗(yàn)，為開(kāi)發(fā)西藏鹽湖鋰資源提供了一條綠色新途徑。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

原料鹵水取自西藏某鹽湖，其組成見(jiàn)表1。取鹵水時(shí)間為2022年7~10月，由于夏季降水較多，氣溫較高，從表1看到鹵水組成變化幅度較大，鹵水中Li+質(zhì)量濃度為0.32~0.48 g/L，SO42-質(zhì)量濃度為60~90 g/L，鎂鋰比為21~25，屬于典型的高鎂鋰比硫酸鎂亞型鹽湖鹵水。

表1 西藏某鹽湖原鹵水組成Table 1 Compositions of original brine of salt lake in Tibetg/L

使用的鋰吸附劑由四川泛宇鋰能新材料科技有限公司生產(chǎn)，為錳系吸附劑，活性成分的化學(xué)式為HxLi4-x（LiyMn5-y/4）O12-zSz（0＜x≤4，0.0＜y≤0.8，0.0＜z≤1.0），制備方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)[11-13］。該吸附劑分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，主要性能參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 錳系吸附劑性能參數(shù)Table 2 Performance parameters of manganese-based adsorbents

1.2 中試工藝簡(jiǎn)介

原鹵直接吸附提鋰工藝可分為3 個(gè)部分：吸附提鋰工段、解吸液濃縮工段和沉淀法制碳酸鋰工段，見(jiàn)圖1。由于膜濃縮工藝和沉淀法制碳酸鋰工藝都是成熟工藝，因此本中試主要對(duì)吸附段的操作條件進(jìn)行詳細(xì)研究。吸附工段可分為吸附、吸附水洗、解吸和解吸水洗4個(gè)過(guò)程。鹽湖原鹵水經(jīng)砂濾裝置預(yù)處理后，進(jìn)入計(jì)量?jī)?chǔ)罐，當(dāng)達(dá)到指定液位后，在鹵水中加入pH調(diào)節(jié)劑，將調(diào)節(jié)劑和鹵水混合均勻。然后按一定流速將鹵水從下往上逆流泵入吸附劑床層，從吸附柱流出的吸附母液進(jìn)入廢液池，之后排入湖區(qū)。待計(jì)量罐中的鹵水全部進(jìn)入吸附塔后，用一定量的純水快速?zèng)_洗吸附劑，流出液進(jìn)入廢液池，之后排入湖區(qū)。清洗結(jié)束后，將一定量稀酸從上往下通入吸附柱進(jìn)行解吸操作，解吸液進(jìn)入解吸液儲(chǔ)罐。解吸完成后，用純水沖洗吸附床層中的殘酸，流出液進(jìn)入解吸洗水儲(chǔ)罐。此時(shí)，一個(gè)完整的吸附-解吸操作結(jié)束。從吸附工段制得的解吸液進(jìn)入濃縮工段，通過(guò)反滲透和電滲析裝置對(duì)鋰離子進(jìn)行濃縮，得到的完成液進(jìn)入沉鋰工段用于制備碳酸鋰產(chǎn)品。沉鋰母液經(jīng)硫酸酸化、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶析出硫酸鈉后，濾液返回沉鋰工序用于回收鋰離子。

圖1 西藏某鹽湖原鹵水吸附提鋰工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.1 Schematic diagram of lithium extraction process from raw brine of salt-lake in Tibet

原鹵直接吸附提鋰項(xiàng)目吸附工段的主體設(shè)備為A/B/C三座吸附塔，每個(gè)塔內(nèi)徑為2.8 m、高為4.4 m，可裝填14~15 t 吸附劑。在試驗(yàn)過(guò)程中主要考察3種吸附劑的吸附性能、鋰回收率、單塔和串塔操作等。

1.3 中試試驗(yàn)過(guò)程

1.3.1 吸附過(guò)程

吸附過(guò)程是鹵水中的鋰離子和吸附劑上的氫離子發(fā)生置換反應(yīng)的過(guò)程，鋰離子被吸附到吸附劑上，而氫離子進(jìn)入鹵水和調(diào)節(jié)劑發(fā)生反應(yīng)。本吸附過(guò)程中鹵水逆流進(jìn)料，以一定流速通過(guò)吸附柱，每隔一定時(shí)間在鹵水出口管線(xiàn)上的采樣點(diǎn)取樣分析鋰含量。吸附完畢后，用一定量純水清洗吸附柱，測(cè)定吸附洗水鋰含量。每段流出液的鋰吸附率Ai、總鋰吸附率At、鹵水總鋰含量QT、鋰離子吸附量q和吸附容量Q的計(jì)算公式如下：

式中：Ai為流出液i的吸附率，%；ρi為流出液i的鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；Vi為流出液i 的體積，m3；QT為鹵水總鋰含量，g；q為鋰離子吸附量，g；At為總鋰吸附率，%；ρ0為原料鹵水的鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；ρe為吸附母液的鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；V為鹵水總體積，m3；ρAW為洗水的鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；VAW為洗水體積，m3；Q為吸附容量，g/kg；mA為吸附劑中活性組分質(zhì)量，kg；i=1、2、3…。

1.3.2 解吸過(guò)程

解吸過(guò)程是酸液中的氫離子和吸附劑上吸附的鋰離子發(fā)生置換反應(yīng)的過(guò)程，鋰離子進(jìn)入解吸液，氫離子進(jìn)入吸附劑。本試驗(yàn)采用一定濃度的稀硫酸解吸已吸附鋰離子的吸附劑，將酸液從上至下（順流）以一定流速通過(guò)吸附柱，每隔一定時(shí)間在出口管線(xiàn)取樣點(diǎn)取樣分析鋰離子和雜質(zhì)離子含量。解吸完畢后，用一定純水清洗吸附柱上殘余解吸液，測(cè)定鋰含量。錳系吸附劑的溶解損耗主要發(fā)生在酸溶液中，所以解吸時(shí)會(huì)檢測(cè)樣品中的錳離子含量。每段流出液鋰解吸率Dj、鋰離子解吸量Qd、總鋰解吸率Dt和吸附劑單次循環(huán)溶損率S的計(jì)算公式如下：

式中：Dj為流出液j的解吸率，%；ρj為流出液j的鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；Vj為流出液j的體積，m3；Qd為鋰離子解吸量，g；ρd為解吸液中鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；Vd為解吸液體積，m3；Dt為總鋰解吸率，%；ρRW為解吸洗水的鋰離子質(zhì)量濃度，g/m3；VRW為解吸洗水的體積，m3；S為單次溶損率，%；ρm為解吸液的錳離子質(zhì)量濃度，g/m3；mm為吸附劑的錳離子質(zhì)量，g；j=1、2、3…。

至此，一個(gè)吸附-解吸循環(huán)結(jié)束。根據(jù)以上數(shù)據(jù)分別繪制吸附曲線(xiàn)和解吸曲線(xiàn)，計(jì)算總體物料平衡及吸附率和解吸率等參數(shù)。通過(guò)對(duì)比確定最佳操作條件，并在該條件下進(jìn)行長(zhǎng)周期循環(huán)吸附提鋰試驗(yàn)。

1.3.3 膜濃縮與沉鋰過(guò)程

從吸附工段得到的解吸液經(jīng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂除雜后進(jìn)入膜濃縮工段進(jìn)行鋰離子濃縮，具體過(guò)程為陶瓷膜除雜→強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂除鈣鎂→反滲透濃縮鋰離子→電滲析濃縮鋰離子，得到的完成液進(jìn)入沉鋰工段通過(guò)碳酸鈉沉淀法制得碳酸鋰產(chǎn)品。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 吸附-解吸過(guò)程

2.1.1 吸附過(guò)程

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小試得到較適合的操作條件為鹵水流速為2.0 BV/h、調(diào)節(jié)劑添加量為0.03%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、高徑比為1.5∶1，并開(kāi)展中試吸附試驗(yàn)，每隔一定時(shí)間取樣測(cè)試鋰含量，然后繪制吸附流出曲線(xiàn)，A/B/C 三塔流出曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。從圖2 可以看到，吸附母液中鋰含量隨著流出液體積的增加而逐漸升高，在相同鹵水流出體積下，B 柱流出液鋰含量普遍比A、C柱高，表明B柱中裝填吸附劑的吸附效果比A、C 柱吸附劑稍差。從三塔的累積吸附率曲線(xiàn)看到，隨著流出液體積的增加，累積吸附率不斷降低，B柱吸附率曲線(xiàn)位于A、C 柱之下，也表明B 柱裝填吸附劑的吸附效果稍差。

圖2 A/B/C塔鹵水吸附流出曲線(xiàn)Fig.2 Brine adsorption outflow curves of A/B/C tower

根據(jù)圖2 數(shù)據(jù)計(jì)算原料的總鋰含量QT、鋰吸附量q、總鋰吸附率At和吸附容量Q，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看到，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，吸附劑的鋰吸附容量和吸附率由高到低的順序依次為Ⅲ型、Ⅰ型、Ⅱ型，表明Ⅲ型吸附劑的初始吸附效果稍好于Ⅰ型和Ⅱ型吸附劑。Ⅰ型為2020 年制備產(chǎn)品，Ⅱ、Ⅲ型是2021 年制備產(chǎn)品，3 種吸附劑的粒度由大到小依次為Ⅰ/Ⅱ型、Ⅲ型。通過(guò)以上結(jié)果可知，不同年份制得吸附劑的吸附性能較穩(wěn)定，較小粒度吸附劑的吸附容量更高。在本吸附流出曲線(xiàn)中，為了使累積吸附率在50%以上，將A/B/C 三柱的鹵水進(jìn)料量設(shè)置為12 BV較合適。

表3 A/B/C塔吸附流出曲線(xiàn)的試驗(yàn)參數(shù)Table 3 Experimental parameters of adsorption outflow curve of A/B/C tower

2.1.2 解吸過(guò)程

根據(jù)小試得到的優(yōu)化操作條件，將濃度為0.06 mol/L 的稀硫酸從上至下（順流）以3.0 BV/h 通過(guò)吸附柱，每隔一定時(shí)間收集出水水樣，測(cè)定鋰和雜質(zhì)含量，計(jì)算鋰解吸率和吸附劑溶損率，并繪制解吸流出曲線(xiàn)，見(jiàn)圖3。從圖3 可以看到，流出液中鋰離子含量隨著流出液體積的增加先增加后減小，A/B/C柱流出曲線(xiàn)中最高點(diǎn)都出現(xiàn)在2 BV處，且A柱鋰離子質(zhì)量濃度最高，然后依次是C柱、B柱。當(dāng)流出液體積達(dá)到6 BV 時(shí)，流出液中鋰含量非常低，表明已經(jīng)解吸完全。

圖3 A/B/C柱解吸流出曲線(xiàn)Fig.3 Desorption outflow curves of A/B/C column

由圖3 數(shù)據(jù)計(jì)算A/B/C 柱鋰離子的解吸量Qd、吸附量q、解吸率Dt，結(jié)果如表4所示。從表4可以看到，經(jīng)過(guò)6 BV的酸液解吸，A/B/C塔的解吸率均達(dá)到100.0%。因此，可將酸液體積設(shè)置為5.5~6.0 BV。

表4 A/B/C柱的解吸流出曲線(xiàn)試驗(yàn)參數(shù)Table 4 Experimental parameters of desorption outflow curve of A/B/C column

2.1.3 串聯(lián)塔吸附試驗(yàn)

從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到，單塔吸附方式的鋰吸附率在50%左右，鹵水的鋰離子回收率較低。本試驗(yàn)采用串聯(lián)塔的方式提高鋰回收率，具體是將B 塔和C塔并聯(lián)后串入A塔。試驗(yàn)時(shí)將新鮮鹵水分別通入B 塔和C 塔進(jìn)行吸附試驗(yàn)，吸附后的母液進(jìn)入中轉(zhuǎn)池調(diào)節(jié)pH 后泵入A 塔進(jìn)一步回收鹵水中鋰離子。表5是A/B/C串聯(lián)塔吸附試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總。

表5 A/B/C塔主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總（30 d）Table 5 Summary of key experimental data of A/B/C tower（30 d）

從表5 可以看到，本吸附劑的平均吸附容量＞4 mg/g，平均脫鎂率＞99%，吸附劑平均溶損率＜0.05%。原鹵水經(jīng)過(guò)并、串聯(lián)兩段吸附后鋰離子的總吸附率≥90%。本吸附劑的單次循環(huán)溶損率遠(yuǎn)低于目前文獻(xiàn)報(bào)道值（0.1%~1.0%）[14］，使其具備了工業(yè)化應(yīng)用的可能性。

2.2 濃縮過(guò)程

2.2.1 反滲透濃縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從吸附工段得到的解吸液經(jīng)陶瓷膜精密過(guò)濾除去懸濁物后進(jìn)入強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂除去二價(jià)陽(yáng)離子。精制后的解吸液進(jìn)入二級(jí)反滲透裝置，一級(jí)反滲透裝置選用承壓約為3.0 MPa 的中壓反滲透膜，二級(jí)反滲透裝置選用承壓約為6.0 MPa 的高壓反滲透膜，鋰離子的總濃縮倍數(shù)為8~9倍，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

2.2.2 電滲析濃縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過(guò)反滲透裝置濃縮得到的富鋰溶液進(jìn)入電滲析裝置進(jìn)一步濃縮鋰離子，本電滲析濃縮裝置選用均相進(jìn)口電滲析膜片，單臺(tái)處理能力為3~5 m3/h，淡鹽水、濃鹽水在電極室的循環(huán)流量為90~120 m3/h，同時(shí)向淡鹽水循環(huán)罐中補(bǔ)加3~5 m3/h 反滲透濃縮液。當(dāng)濃鹽水循環(huán)罐中鋰離子質(zhì)量濃度及液位達(dá)到一定值時(shí)便溢流進(jìn)濃鹽水溢流罐，該罐的濃鹽水進(jìn)入沉鋰工段；當(dāng)?shù)}水循環(huán)罐液位達(dá)到一定高度時(shí)便溢流進(jìn)淡鹽水溢流罐，該罐淡鹽水鋰離子質(zhì)量濃度為5~8 g/L，為減少鋰損失再將其打回一級(jí)反滲透進(jìn)料罐。由于鋰離子始終存在于整個(gè)濃縮工序中，因此電滲析過(guò)程不存在鋰損失。電滲析裝置濃縮完成液組成數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。

綜上，本中試應(yīng)用陶瓷膜→強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂→反滲透→電滲析工藝可將解吸液中的大部分鈣、鎂、錳除去，并將鋰離子質(zhì)量濃度從0.5 g/L 濃縮至約15 g/L，滿(mǎn)足后端沉鋰工段要求。

2.3 沉鋰工段試驗(yàn)數(shù)據(jù)

沉鋰工序是生產(chǎn)工業(yè)碳酸鋰的最后一段工藝。將完成液（Li2SO4水溶液）和碳酸鈉溶液在容器中按一定比例混合進(jìn)行沉淀反應(yīng)產(chǎn)出固體碳酸鋰產(chǎn)品，再通過(guò)離心分離把碳酸鋰和沉鋰母液分開(kāi)。固相碳酸鋰產(chǎn)品經(jīng)洗滌提純、烘干后達(dá)到工業(yè)級(jí)碳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)；沉鋰母液經(jīng)過(guò)脫芒硝處理后返回沉鋰工段。本中試生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)出的碳酸鋰產(chǎn)品經(jīng)四川省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)院分析測(cè)試，得出本碳酸鋰樣品滿(mǎn)足工業(yè)一級(jí)碳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 11075—2013《碳酸鋰》），檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。從2022年6月到2022年10月，本中試裝置連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)出工業(yè)級(jí)碳酸鋰50 余噸，完成了預(yù)期的目標(biāo)。

表8 碳酸鋰產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告Table 8 Lithium carbonate product test report

2.4 環(huán)境保護(hù)與安全性

保護(hù)西藏地區(qū)自然環(huán)境是當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的重要職責(zé)，本項(xiàng)目組也非常重視排放水的安全環(huán)保性，定期在排放口取樣進(jìn)行生化指標(biāo)檢測(cè)，確保合格液體排回鹽湖。本生產(chǎn)線(xiàn)的主要排放水是通過(guò)吸附劑回收鋰離子后的吸附母液及吸附洗水，在其排入鹽湖之前需使用調(diào)節(jié)劑中和從吸附劑上置換出來(lái)的氫離子，使其pH 在7 左右，其組成和鹽湖原鹵水組成相似，只是鋰離子含量下降。本項(xiàng)目使用稀硫酸為解吸劑，得到的解吸液中會(huì)殘留少量硫酸。解吸液在進(jìn)入陽(yáng)離子樹(shù)脂床脫二價(jià)離子前，其中的殘酸被中和處理，因此不會(huì)有硫酸進(jìn)入鹽湖體系。以下是西藏中測(cè)凱樂(lè)環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司對(duì)本項(xiàng)目樣品的檢測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表9~10。從表9~10 可以看到，本中試裝置產(chǎn)生的各類(lèi)液體的化學(xué)需氧量值均合格，總磷、總氮指標(biāo)合格。

表9 西藏某鹽湖原鹵水檢測(cè)結(jié)果Table 9 Test results of raw brine in salt lake in Tibet

表10 中試裝置各類(lèi)液體化學(xué)需氧量測(cè)試值Table 10 Test values of chemical oxygen demand of various liquids in pilot plant

3 提鋰新工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

中試研究結(jié)果為技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析提供了計(jì)算依據(jù)。每噸碳酸鋰的生產(chǎn)成本估算情況如表11所示。從表11 可知，碳酸鋰生產(chǎn)成本為3.546 萬(wàn)元/t，可分為4 個(gè)部分，分別是原材料費(fèi)、能耗、設(shè)備折舊和管理費(fèi)用，其中原材料費(fèi)用占了總成本的53.1%。目前，在自有鋰輝石礦的情況下中國(guó)礦石法的碳酸鋰生產(chǎn)成本是7.0~8.0 萬(wàn)元/t[15］。青海藍(lán)科鋰業(yè)鋁鹽吸附法的碳酸鋰生產(chǎn)成本約為4.0 萬(wàn)元/t[16］。本工藝的碳酸鋰生產(chǎn)成本低于以上兩種方法的生產(chǎn)成本。

表11 每噸碳酸鋰生產(chǎn)成本估算（產(chǎn)能：碳酸鋰1.0萬(wàn)t/a）Table 11 Production cost estimate of lithium carbonate per ton（capacity：lithium carbonate 10 000 t/a）

4 結(jié)論

以西藏地區(qū)具有代表性的硫酸鎂亞型鹽湖為研究對(duì)象，建立以錳系吸附劑為吸附載體的鹽湖鹵水直接吸附提鋰中試生產(chǎn)線(xiàn)，主要對(duì)吸附工段的操作參數(shù)進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)論。

1）通過(guò)中試驗(yàn)證了錳系鋰吸附劑可用于硫酸鎂亞型鹽湖原鹵水直接吸附提鋰，以本吸附技術(shù)為基礎(chǔ)的年產(chǎn)碳酸鋰150~200 t 中試裝置產(chǎn)出工業(yè)級(jí)碳酸鋰50余噸，這是國(guó)內(nèi)外首次報(bào)道中試規(guī)模的錳系吸附劑提鋰應(yīng)用進(jìn)展。

2）在鹵水流速為2.0 BV/h、鹵水體積為12 BV、調(diào)節(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%、解吸用硫酸濃度為0.06 mol/L、稀酸流速為3.0 BV/h、稀酸體積為5.5~6.0 BV 的情況下，吸附工段試驗(yàn)結(jié)果為鹵水總鋰回收率≥90%、鋰離子操作吸附容量≥4 mg/g、脫鎂率≥99.0%、吸附劑單次溶損率≤0.05%。

3）新型原鹵水吸附提鋰工藝的碳酸鋰生產(chǎn)成本為3.546 萬(wàn)元/t，低于礦石法和鋁系吸附劑法的碳酸鋰生產(chǎn)成本，本技術(shù)極具工業(yè)化應(yīng)用前景。