从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法技术

本发明专利技术提供了盐湖卤水中Mg、Li元素分离，同时利用反应-分离耦合技术生产镁铝水滑石(MgAl-LDH)和锂铝水滑石(LiAl-LDH)的工艺方法。其工艺步骤为：向卤水中加入铝盐，再与共沉淀用的碱液进行共沉淀，晶化，得到MgAl-LDH固体产物和滤液。将滤液进行蒸发浓缩得到富锂卤水，再向其中加入铝盐，与碱液进行沉淀，分离得到LiAl-LDH固体产物和滤液，滤液蒸发浓缩后可循环利用。卤水中的镁通过形成镁铝水滑石首先被分离出来，避免了目前传统的从高镁/锂比溶液中分离镁、锂的困难。利用反应-分离耦合技术，在分离盐湖卤水中镁、锂资源的同时，实现镁铝水滑石和锂铝水滑石功能材料的生产。不仅实现了盐湖的资源分离，又获得了高附加值功能材料。

【技术实现步骤摘要】
从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法
本专利技术涉及利用反应-分离耦合技术分离、提取盐湖卤水中镁、锂资源并同时生产镁铝和锂铝水滑石的工艺。
技术介绍
盐湖通常是指湖水含盐量大于50g·L-1的湖泊。我国具有丰富的盐湖资源，其中，内蒙地区以碳酸盐型盐湖为主，新疆以硫酸盐型盐湖为主，青海柴达木盆地则以硫酸盐亚型、氯化物型盐湖为主，而西藏则为碳酸盐型、硫酸盐型盐湖。盐湖中蕴藏有许多重要资源，例如：钾、钠、镁、锂、硼等，是生产多种工业、农业产品的重要原料。盐湖直接开发主要是指对钾、镁、锂、钠等各种自然资源的直接提取和初步加工，形成化工基础原料。目前在这些资源的开发中，钾资源开发已形成产业化，提供了我国钾肥的重要来源，取得了显著的经济效益。卤水中的锂常以微量形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存，由于它们的化学性质非常相近，使得从中分离提取锂十分困难，尤其是高含量镁的存在，使分离锂更为困难,是卤水提锂的瓶颈[付烨,钟辉.沉淀法分离高镁锂比盐湖卤水的研究现状[J].矿产综合利用,2010,2:30-32.]。目前的工艺是先分离钠、钾资源，得到镁/锂混合卤水，然后对其进行分离。由于我国盐湖主要为高镁/锂比类型，采用这类工艺分离、提取镁、锂难度很大。从卤水提锂的主要方法有：沉淀法、萃取法、吸附法、煅烧法、碳化法、盐析法等[黄浩.青海西台吉乃尔盐湖酸化老卤镁锂分离的技术研究[D].成都:成都理工大学,2009]。萃取法、吸附法等的工艺条件苛刻，设备要求条件高；盐析法设备腐蚀和固体夹带很严重，以上方法仅在实验室取得了一定效果，未能很好地实现工业化。煅烧法虽然已工业化，但存在能耗高，煅烧不完全，设备腐蚀等问题(杨建元，夏康明.一种生产高纯镁盐、碳酸锂、盐酸和氯化铵的方法[P].国家专利技术专利：CN1724373，2006)；碳化法易于规模化提锂，具有连续化、生产成本低、产品质量好等优点，但二氧化碳气源制约这种方法的发展(王宝才.我国卤水锂资源及开发技术进展[J].北工矿物与加工，2000,10:13-15.)。沉淀法是一种工艺简单、成本较低的提取方法，但我国盐湖是高镁/锂比型盐湖，而此法主要适宜于从低镁/锂比的盐湖卤水中提锂，大量镁盐存在严重影响锂的提取，增大提锂的难度，最终影响盐湖锂产业发展进程。而且锂资源主要以碳酸锂的形式提取得到，缺乏高附加值锂功能材料产品。而提锂后剩余的镁并未发展高性能镁基功能材料，使得镁资源分离出来后未得到充分利用，对镁资源的利用率低。镁铝和锂铝水滑石(MgAl-LDH和LiAl-LDH)是具有层状结构的双金属氢氧化物，金属元素在层板上交替排布，层间可以插入阴离子，形成了一大类重要的层状功能材料，在催化、吸附(溶液中阴离子吸附、二氧化碳吸附)、功能助剂(阻燃剂、紫外阻隔剂、热稳定剂等)、医药等领域有广泛应用[二维纳米复合氢氧化物：结构、组装与功能，段雪等编著，北京：科学出版社，2013年]。本专利技术利用反应-分离耦合技术分离盐湖卤水中镁、锂资源，并将其转化为具有广泛应用的镁铝和锂铝水滑石功能材料，使得盐湖资源的提取与功能化利用相结合，提高资源利用效率。利用盐湖卤水在分离镁、锂同时生产MgAl-LDH和LiAl-LDH功能材料未有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供盐湖卤水中Mg、Li元素分离，同时利用反应-分离耦合技术生产MgAl-LDH和LiAl-LDH的工艺方法。一种利用反应-分离耦合技术分离卤水中Mg、Li元素，同时生产MgAl-LDH和LiAl-LDH的工艺方法，其工艺流程如图1所示；具体步骤为：A.向卤水中加入铝盐，配成制备镁铝水滑石相应的混合盐溶液A，与共沉淀用的碱液进行共沉淀反应，然后转入反应器继续晶化反应，反应结束后固液分离，得到MgAl-LDH固体产物和滤液；B.将滤液进行蒸发浓缩得到富锂卤水，再加入铝盐，配成制备锂铝水滑石相应的混合盐溶液B，将其加入氢氧化钠碱液中进行沉淀反应，固液分离，得到LiAl-LDH固体产物和滤液；C.将步骤B的滤液蒸发浓缩，返回到富锂卤水进行循环利用。步骤A所述的卤水为硫酸盐型盐湖卤水，其中富含Li+、Mg2+、K+、Na+离子，各离子浓度为[Li+]＝1～3g/L，[Mg2+]＝10～30g/L，[K+]＝5～7g/L，[Na+]＝70～90g/L；卤水使用前先滤除不溶性杂质；步骤A所述的制备镁铝水滑石相应的混合盐溶液A，其中金属离子的总浓度为0.9～1.5mol/L，镁盐与铝盐的摩尔浓度比为2～4：1；所述的碱液是氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，其体积与混合盐溶液A体积相同，且氢氧化钠摩尔浓度是镁和铝元素摩尔浓度之和的1.6倍，碳酸钠摩尔浓度是铝元素摩尔浓度的2倍；所述的共沉淀反应是将盐溶液和碱溶液同时倒入胶体磨，以1000-5000转/min的转速旋转1-10分钟，形成MgAl-LDH晶核；将晶核溶液转移到反应器，在60℃～90℃下搅拌反应6～24h；过滤得到MgAl-LDH滤饼，在60～80℃干燥6-12h，得到白色固体MgAl-LDH产品，其化学式为[Mg2+1-xAl3+x(OH)2](CO32-)x/2·nH2O，x＝0.2～0.33，n＝1～10。步骤B所述的富锂卤水是将步骤A得到的滤液蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/L；所述的混合盐溶液B中锂元素的摩尔浓度是铝元素摩尔浓度的1～6倍；所述的氢氧化钠溶液的体积与混合盐溶液B相同，且氢氧化钠摩尔浓度是锂和铝元素摩尔浓度之和的1～1.6倍；所述的混合盐溶液B滴加到氢氧化钠溶液的滴加速度为1～5mL/min，保持pH＝10.5～12，反应在10～25℃进行8～24h，过滤，滤饼在60～80℃干燥6～12h，得到固体LiAl-LDH，其化学式为[LiAl2(OH)6]2CO3·nH2O，n＝1～10。步骤A和B中所述的铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种。将步骤C所述的滤液蒸发浓缩是将滤液蒸发浓缩至锂的浓度[Li+]＝0.1～0.5g/L。本专利技术的显著效果：(1)利用反应-分离耦合技术，在分离盐湖卤水中镁、锂资源的同时，实现镁铝水滑石和锂铝水滑石功能材料的生产。不仅实现了盐湖的资源分离，又获得了高附加值功能材料，为盐湖资源高效利用提供了重要途径。(2)卤水中的镁通过形成镁铝水滑石首先被分离出来，避免了目前传统的从高镁/锂比溶液中分离镁、锂的困难。锂的损失率小。(3)以锂铝水滑石的方式提取锂，反应温和，设备简单，锂损失量小。适合对盐湖卤水锂资源的规模化、高效利用。附图说明图1是从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺流程图具体实施方式下面实施例所用的卤水为取自西台吉乃尔盐湖的水，其为硫酸盐型，其组成见下表实施例1A.称取MgCl2·6H2O26.0325g，MgSO4·7H2O25.7993g，AlCl3·6H2O18.729g，KCl3.3873g，LiCl1.8768g，NaCl8.068g溶解于去离子水中，250mL容量瓶定容，得到盐溶液；称取NaOH19.8593g，NaCO316.4443g溶解于去离子水中，250mL容量瓶定容，得到碱溶液；将盐溶液和碱溶液同时倒入胶体磨，以3000r/min的转速旋转3分钟，形成MgAl-LDH晶核；将晶核溶液转移到反应器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法，具体步骤为：A.向卤水中加入铝盐，配成制备镁铝水滑石相应的混合盐溶液A，与共沉淀用的碱液进行共沉淀反应，然后转入反应器继续晶化反应，反应结束后固液分离，得到MgAl‑LDH固体产物和滤液；B.将滤液进行蒸发浓缩得到富锂卤水，再加入铝盐，配成制备锂铝水滑石相应的混合盐溶液B，将其加入氢氧化钠碱液中进行沉淀反应，固液分离，得到LiAl‑LDH固体产物和滤液；C.将步骤B的滤液蒸发浓缩，返回到富锂卤水进行循环利用。

【技术特征摘要】
1.一种从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法，具体步骤为：A.向卤水中加入铝盐，配成制备镁铝水滑石相应的混合盐溶液A，与共沉淀用的碱液进行共沉淀反应，然后转入反应器继续晶化反应，反应结束后固液分离，得到MgAl-LDH固体产物和滤液；B.将滤液进行蒸发浓缩得到富锂卤水，再加入铝盐，配成制备锂铝水滑石相应的混合盐溶液B，将其加入氢氧化钠碱液中进行沉淀反应，固液分离，得到LiAl-LDH固体产物和滤液；C.将步骤B的滤液蒸发浓缩，返回到富锂卤水进行循环利用。2.根据权利要求1所述的从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法，其特征是：步骤A所述的卤水为硫酸盐型盐湖卤水，其中富含Li+、Mg2+、K+、Na+离子，各离子浓度为[Li+]＝1～3g/L，[Mg2+]＝10～30g/L，[K+]＝5～7g/L，[Na+]＝70～90g/L；卤水使用前先滤除不溶性杂质。3.根据权利要求1所述的从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法，其特征是：步骤A所述的制备镁铝水滑石相应的混合盐溶液A，其中金属离子的总浓度为0.9～1.5mol/L，镁盐与铝盐的摩尔浓度比为2～4：1；所述的碱液是氢氧化钠与碳酸钠的混合溶液，其体积与混合盐溶液A体积相同，且氢氧化钠摩尔浓度是镁和铝元素摩尔浓度之和的1.6倍，碳酸钠摩尔浓度是铝元素摩尔浓度的2倍。4.根据权利要求1所述的从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法，其特征是：步骤A所述的共沉淀反应是将盐溶液和碱溶液同时倒入胶体磨，以1000-5000转/min的转速旋转1-10分钟，形成MgAl-LD...

【专利技术属性】
技术研发人员：项顼，王瑞瑞，周辰，段雪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11