专利名称：利用太阳池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂的方法
技术领域：
本发明属于一种从碳酸盐型卤水中结晶析锂的方法。
背景技术：
锂是最轻的金属元素，具有一系列独特的物理和化学性能，因而锂及其盐类在现代工业和科学技术中有着广泛的用途，世界锂的消费量呈持续增加的趋势。在世界锂总资源量中，卤水锂矿约占75％，硬岩锂矿约占25％；我国卤水锂矿约占72％，硬岩锂矿占28％。由于盐湖提锂较硬岩成本低1～1.5倍以上，目前从盐湖中生产锂盐已超过从硬岩锂矿中生产锂盐，因而从盐湖卤水中提取锂盐已成为世界发展锂工业的大趋势。
中国专利99105828.3提供了一种从碳酸盐型卤水中提取锂盐的方法，该方法利用高原所处寒冷条件促使Na2SO4·10H2O大量沉淀的资源特点，从盐湖中抽取高锂低硫酸根卤水作原料，采用多级冷冻日晒浅水池-控制池-结晶池-母液池，使石盐、芒硝在日晒浅池大量分离(蒸发沉淀)，使锂在卤水中达到预浓缩，然后集中到控制池，使卤水的锂含量1500-2800mg/l和温度在5℃以上，控制倒卤至结晶池，使结晶池中富集高品位、厚度大的高锂混盐，其含Li2CO3品位在5％以上。在此方法的基础上，本发明继续探索提高碳酸锂析出的技术手段。
碳酸锂在水中的溶解度随着温度的升高而降低，由30℃时的1.25g至80℃时的0.85g，降低了32％。因此当卤水中锂含量达到或接近饱和点后，控制碳酸锂沉淀析出的指标是温度。如果采用人工加热富锂卤水析锂，效果很好，但在能源匮乏的情况下人工加热方法并不可行。利用塑料大棚作为沉锂结晶池，可使卤水升温而基本无蒸发，并且防止雨雪季节卤水淡化以及刮风时泥砂进入结晶池，保持了所产混盐的洁净，所取得混盐中碳酸锂含量达到30％左右。但塑棚结晶池的不利因素是容积小，处理卤水量少，收盐费时费力；受日照影响大，蓄热能力差，棚内早晚温差较大，造成石盐、水碱等在低温下结晶析出，影响了锂盐的纯度；另外，由于在高原地区大风大雪天气多，风雪极易损坏塑棚，使得生产成本升高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在交通不便和缺乏矿物能源等高原地区，利用自然条件(太阳能资源)高效益、无污染地从碳酸盐型卤水中结晶析锂的方法。
本发明的技术解决方案是用太阳池作为结晶池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂，太阳池的工作介质即生产碳酸锂的原料卤水；所说的太阳池直接以粘土围成，采光面积1000-10000m2，池深3-4m，池底是塑膜和水菱镁矿的夹心结构，池体内壁铺有黑色土工膜或高密度聚乙烯、聚氯乙烯等作为衬垫。
太阳池由上往下分为3个区域表面对流层由淡水组成，其温度与环境温度相近，主要起到形成和保护其下的盐梯度层的作用；底部对流层(储能区)由饱和的盐溶液组成，主要起吸热和储热功能。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；中部非对流层，其盐浓度随深度而增加，使该层类似绝热器，阻止热传递，不使热量散失于池面，因而可以使底部贮能层区的温度变化比上对流区的温度高许多，从而达到收集和储存太阳能的功效。
本发明的优点是充分利用自然的气候资源(太阳能)的优势，以太阳池作为碳酸锂的结晶池，使卤水中易于分散的碳酸锂大量集中沉淀和提取，而最大限度地降低成本和减少矿物燃料的消耗；太阳池充分蓄积太阳能，处理卤水量大，稳定运行后池底温差小，有利于碳酸锂充分结晶析出；太阳池可以跨季度储存热量，在冬季池底部仍可维持20℃左右的温度，虽然温度较夏季降低较多，但冬季卤水锂浓度较高，因此碳酸锂仍然可以在太阳池中沉积析出，由此达到了全年进行生产的目的，更新了以前只能冬季储卤的旧工艺，提高了生产效率；本方法直接用卤水作为工质可以大大降低太阳池的造价，利用高原地区丰富的太阳能及盐资源，把太阳池技术应用于盐田生产碳酸锂混盐中去，可以使生产碳酸锂混盐的成本大大降低。
附图为太阳池的结构示意图。
其中1.粘土、2.土工膜、3.塑膜、4.隔热材料以盐湖中高锂、高碳酸根的卤水作原料，将其浓缩后得到富锂卤水，控制太阳池中富锂卤水深度为1.5～2.5m。
在卤水层上灌入洁净淡水30-50cm，此时太阳池中卤水和淡水层总深度为1.8～3m。经20-40天吸收太阳能蓄热后，冬春季节池底温度可达15～40℃，夏秋季节池底温度可达40～60℃以上，卤水经太阳池加热后，锂单次收率达20％以上池中富集厚度达3mm左右的高锂混盐，结晶混盐含碳酸锂品位在80％以上；沉锂期间根据蒸发情况，周期性地为太阳池补充淡水，保持池内水位不变，保证了淡水层厚度基本稳定，保证池内的积温效果；结晶池的操作方式有两种间歇式当贮能区卤水浓度下降至该区温度的准平衡浓度时，将卤水抽出，重新灌入高浓度卤水，进行第二周期的结晶析锂。
连续式当太阳池启动后，每天以一定的流量连续灌入新鲜的卤水，并以一定的流量连续排出尾卤。
以盐湖中高锂、高碳酸根-的卤水作原料，将其浓缩后得到Li+浓度为2.64g/l的富锂卤水，控制太阳池中富锂卤水的深度为2.5m左右；在卤水层上灌入洁净淡水50cm左右，此时太阳池中卤水和淡水层总深度约为3m。运作时间为2002年3月19日至5月4日，经40天吸收太阳能蓄热后，太阳池贮能区温度达到31.5℃左右，池中富集厚度达3mm左右的高锂混盐，结晶混盐含碳酸锂品位为83.1％。沉锂期间根据蒸发情况，周期性地为太阳池补充淡水，保持池内水位不变，保证太阳池的积温效果。至5月8日，将太阳池中卤水抽出，此时卤水中锂浓度为2.04g/l，获得碳酸锂品位为83.1％的混盐8.31吨(干重)。
太阳池采光面积1936米2，坡度比1∶1，池体内壁铺有黑色土工膜作为衬垫，池底用菱镁矿制作隔热层。
以盐湖中高锂、高碳酸根的卤水作原料，将其浓缩后得到Li+浓度为1.8g/l的富锂卤水，控制太阳池中富锂卤水的深度为1.69m左右；在卤水层上灌入洁净淡水40cm左右，此时太阳池中卤水和淡水层总深度约为2.09m。运作时间为2002年5月17日至6月9日，经23天吸收太阳能蓄热后，太阳池贮能区温度达到40℃左右，池中富集厚度达3mm左右的高锂混盐，结晶混盐含碳酸锂品位为81.6％。沉锂期间根据蒸发情况，周期性地为太阳池补充淡水，保持池内水位不变，保证太阳池的积温效果。至6月9日，将太阳池中卤水抽出，此时卤水中锂浓度为1.22g/l，获得碳酸锂品位为81.6％的混盐7.6吨(干重)。
以盐湖中高锂、高碳酸根的卤水作原料，将其浓缩后得到Li+浓度为1.59g/l的富锂卤水，控制太阳池中富锂卤水的深度为1.5m左右；在卤水层上灌入洁净淡水30cm左右，此时太阳池中卤水和淡水层总深度约为1.8m。运作时间为2002年6月4日至6月30日，经26天吸收太阳能蓄热后，太阳池贮能区温度达到47℃左右，池中富集厚度达3mm左右的高锂混盐，结晶混盐含碳酸锂品位为82.8％。沉锂期间根据蒸发情况，周期性地为太阳池补充淡水，保持池内水位不变，保证太阳池的积温效果。至6月30日，将太阳池中卤水抽出，此时卤水锂浓度为1.07g/l，获得碳酸锂品位为82.8％的混盐4.43吨(干重)。
权利要求
1.一种利用太阳池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂的方法，其特征在于用太阳池作为结晶池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂，太阳池的工作介质即生产碳酸锂的原料卤水；所说的太阳池直接以粘土围成，采光面积1000-10000m2，池深3-4m，池底是塑膜和水菱镁矿的夹心结构，池体内壁铺有黑色土工膜或高密度聚乙烯、聚氯乙烯等作为衬垫。
2.根据权利要求1所述的从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂的方法，其特征在于太阳池中富锂卤水深度为1.5～2.5m，在卤水层上灌入洁净淡水30-50cm，太阳池中卤水和淡水层总深度为1.8～3m，经20-40天吸收太阳能蓄热后，冬春季节池底温度可达15～40℃，夏秋季节池底温度可达40～60℃以上，沉锂期间根据蒸发情况，周期性地为太阳池补充淡水，保持池内水位不变，保证淡水层厚度基本稳定，保证池内的积温效果。
3.根据权利要求1或2所述的从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂的方法，其特征在于结晶池的操作方式为间歇式当贮能区卤水浓度下降至该区温度的准平衡浓度时，将卤水抽出，重新灌入高浓度卤水，进行第二周期的结晶析锂。
4.根据权利要求1或2所述的从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂的方法，其特征在于结晶池的操作方式为连续式当太阳池启动后，每天以一定的流量连续灌入新鲜的卤水，并以一定的流量连续排出尾卤。
全文摘要
本发明属于一种从碳酸盐型卤水中结晶析锂的方法。用太阳池作为结晶池从碳酸盐型卤水中结晶析出碳酸锂，太阳池的工作介质即生产碳酸锂的原料卤水；所说的太阳池直接以粘土围成，采光面积1000－10000m
文档编号C01D15/08GK1398786SQ0212935
公开日2003年2月26日 申请日期2002年9月4日 优先权日2002年9月4日
发明者郑绵平, 卜令忠, 邓月金, 乜贞, 罗莎莎, 张永生, 赵元艺, 黄维农, 王岳杰 申请人:中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心