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表2:我国与南美主要盐湖资源品位对比(引自网络资料)沉淀法对于我国以高镁锂比型盐湖卤水为原料的生产过程,普遍存在碱性沉淀剂的使用量较大、对锂的选择性较差和生产成本较高等问题,并不适用于我国盐湖卤水工业化应用。针对我国青海地区盐湖卤水高镁锂比的特点,经过多年探索,国内企业用的更多的是吸附法和膜分离法,这两种方法成本比南美盐湖更高,工艺流程上比沉淀法更加复杂。吸附法是利用对锂离子有较高选择性的材料来捕获锂离子,再使用一定溶剂将锂离子解吸下来,达到锂离子与其他杂质离子分离的目的。吸附法具有工艺简单、回收率高、环境友好等优点,尤其是在镁锂比比较高的情况下优势很大,如查尔汗盐湖镁锂比超过100:1就适合用吸附法。吸附法的关键是性能优异的吸附材料,但市面现有吸附剂大多强度差、溶损比较严重,使用寿命短,吸附容量较低。包括微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等,主要是纳滤法和电渗析法。膜法可用于高镁锂比盐湖,操作简单、生产周期短;镁锂分离效果好、锂的回收率高;绿色环保无污染。但是任何膜分离过程都存在膜污染问题,高矿化度、高盐度的盐湖卤水更甚。膜法盐湖提锂对滤膜质量要求高,滤膜研发和生产成本高;目前滤膜使用寿命短,工艺成熟度不够,大规模工业化经济性较差。溶剂萃取法是利用溶质在水相和有机相中溶解度或分配系数的不同,使溶质从水相转移到对溶质有较大溶解度的有机相,从而达到溶质转相分离的目的。萃取法工艺简单,但存在萃取剂降解、损失等问题,使成本显著增加,同时萃取剂流失造成的环境问题比较突出,环保处理费用很高。工艺简单,但水合氯化镁较难完全分解,且生成的氯化氢气体对设备腐蚀性大,需要蒸发较大的水量,工艺能耗较高,产生大量低品位的氧化镁废渣。煅烧法不符合循环经济发展理念,正在被逐步淘汰。
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表3:我国盐湖提锂主要技术应用(引自东北证券)
由于各个盐湖组分不尽相同,目前我国盐湖提锂已形成多工艺并行、“一湖一策”的局面。
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表4:我国主要盐湖技术路线(引自网络资料)
综合来看,吸附+膜分离技术是适应我国实际情况的主要技术路线。其工艺流程原理是,当原料卤水吸附洗脱后,通过纳滤膜时,锂、钠等一价离子透过膜,镁、钙等二价离子被纳滤膜隔离,从而实现了镁、锂离子分离的目的,分离后得到低镁锂比的富锂卤水;随后通过反渗透膜或其他方式通过分离低镁锂比的富锂卤水中的水和一价锂离子,形成富锂溶液,为后续进一步提纯供应原料,最终得到电池级碳酸锂。