本发明专利技术提供一种从含盐天然水中回收金属和盐如锂的方法，通过使用一系列蒸发池以控制含这类金属的盐水的蒸发而无须强烈的化学反应以生产一种金属和盐能更容易和经济地提取出来的流体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
利用太阳能分阶段结晶回收卤水中锂等金属及盐的方法本专利技术涉及到从含盐水体中回收锂及其他少量组份。自然界有价值的金属和盐类，或是以矿物的形式存在于沉积物和/或岩石中，或是以溶解的离子形式分布于淡水和/或卤水中。形成矿石的，必须通过物理和化学的方法进行加工，才能成为商品，在这之前，需经过开采、粉碎、选别等流程。众所周知，像食盐(石盐NaCl)、钾肥(钾石盐KCl)一类具有工业价值的化合物，是从大洋、咸水湖、地下等卤水中获得的，采取的是分阶段结晶工艺，即在一系列的水池中沉淀出溶解度依次下降的盐类。以中国西北的柴达木盆地和以色列的死海为例，那些地方的氯化物卤水以含钠、钾、镁盐为主，通过一系列蒸发池太阳能蒸发分离，可以沉淀出石盐、光卤石、水氯镁石等盐类，但却不能沉淀出微量组份，如锂等。回收锂元素，工业上沿用最久的方法，是开采含在所谓伟晶岩中的一些锂矿物，从中提取锂，但由于成本高，多数此类矿山都已闭坑。当前，智利、加尼福尼亚等地采用卤水蒸发法，从中获取锂的浓度物，然后在工厂加工提纯，最终生产出氯化锂或碳酸锂一类较纯的锂化合物。该方法根据分阶段结晶原理，之所以能用于上述两地，是因为那里卤水Mg2+，K+，Na+等离子的浓度不高。如加尼福尼亚州克莱顿谷卤水，其化学组分通常为： 毫克/升Ca Mg Na K Li Cl SO4 HCO3420 1990 65000 400 23 11000 460 930该地在回收锂时，首先将地下卤水泵入蒸发池，池中碳酸钙和-->硫酸钙几乎完全沉淀下来，但氯化钠、氯化钾、氯化镁等仅部分沉淀。剩下残卤锂含量较高，大部分可从蒸发池沉淀物中分离出来，然后送出去进一步加工，得到最终产品是纯净的碳酸锂。干旱地区，如中国西北的柴达木盆地和以色列死海，大都为氯化物卤水，其中含钾、镁、钠以及锂等离子。但目前若采用加尼福尼亚、智利的方法去回收锂，是不可行的。因为卤水中主要离子镁、钾、钠等太高，对回收锂构成障碍。而卤水的次要组分，锂、硼、溴、碘等又太低，无法通过一次结晶将它们与其他的盐分离。柴达木盆地和死海卤水的Mg/Li比，通常高于1000∶1，欲想经济地回收某一次要组分，只有该组分的离子浓度足够高才行。然而，如此高的浓度只有将大量卤水蒸发至干才行，但此时剩下的残卤又太少，几乎无法再凭简单的次序蒸发将它从一种或多种已沉淀下来的盐中分离。结果，这些次要组分，不是禁锢在其他盐类的晶体杂矿石中，就是成为它们的杂质损失掉了。因此，柴达木这些地方，锂一类的次要组分实际上不可回收，而主要组分镁等，经济上又不能回收，结果在回收钾之后一概作废物处理了。死海情况类似，残卤仅回收了镁和溴，锂未回收。我们尚未发现，从柴达木盆地和死海等地卤水中，工业上有效回收锂的先例。理论上，锂、溴、碘、硼等形成的少量盐，在其他元素形成的大量盐沉淀之后，即离子活度积超过平衡值时，最终也会沉淀下来。含镁、钠、钾等氯化物的卤水，其主要组分的离子浓度，往往高出锂、溴、碘、硼等微量元素几百倍乃至几千倍。卤水蒸发时，主要组分作为一种或多种盐首先沉淀出来，而溴和碘则进入前述盐的晶体中，成为固溶体。但次要组分如锂却一直保存在溶液中，等到浓度充分提高沉淀成氯化锂。实验表明，氯化物溶液中主要离子与锂的比，只有接近1时锂才会沉淀下来。换言之，锂总是处于溶解状态，浓度高时才会沉淀。过去，用常规办法不可能从柴达木、死海等地卤水获得锂的浓缩物，困难在于卤水中主要离子尤其是镁，含量太高了。-->美国加州克莱顿谷卤水的化学组成，适用于用现行工艺回收其中的锂。比照之下，柴达木盆地察尔汗湖卤水，其化学组成以每升毫克计为： CA Mg Na K Li Cl SO4 HCO3加州 420 190 6500 400 23 11000 460 930柴达木(原始 少量 57890 29050 14910 13 228590 少量 少量卤水)柴达木(回收 少量 122010 1220 293 133 359430 少量 少量光卤石得残卤，ppt)主要盐沉淀之后，一些可溶性次要组分的浓度就相应提高了。主要离子组分如镁饱和的卤水，一旦蒸发浓缩至其水体积的一半时，就达到过饱和，约半数主要离子沉淀出来。结果，主要离子的浓度又恢复到饱和时的浓度。但锂一类可溶性少量组分，尽管卤水水分损失不少仍维持未饱和状态，如果经过第二阶段蒸发，它在残卤中的浓度将增加1倍。第二阶段的残卤，由于在液/固相混合物中所占比例较大，故用机械办法如排放或泵抽等，将它与沉淀的盐类分离，然后送入另一蒸发池进入第三阶段蒸发，直至蒸发到其水体积的一半。此时，主要离子的浓度又与其饱和值大约一致，但可溶性次要组分经过第三阶段浓缩，浓度会达到原来的4倍。这种每分离一次浓度即提高1倍的分离过程，如果重复进行10次的话，那么锂一类的可溶性少量组分的浓度，可能达到210即是最初的1024倍。如果每分离一次浓度提高两倍，分离5次之后即可达到35，也就是提高了243倍。可溶性次要组分经过如此浓缩之后，可通过化学方法在一个原地反应池里(见共同未决专利申请，申请号08/403.364，1995.3.14申请)或送入工厂进一步加工。采用现行的方法从柴达木卤水中提取氯化锂浓缩物，卤水中沉淀出的氯化镁会超过加州卤水30到60倍。由此看来，柴达木卤水残存下来的富锂溶液，同沉淀出来的氯化镁盐相比实在太少了，让二者分离很难做到，如果卤水蒸发至干，锂就会成为氯化镁浓缩物的杂质，后者浓度不超过0.11％。从如此低浓度的混合物中回收锂，是不经济的。因此，不论是咸湖卤水，还是像柴达木那种回收-->钾之后的残卤，目前均无法用来回收锂。死海回收钾后的残卤，现在也只回收镁和溴，无法回收锂。主要离子浓度很高的卤水，从中回收锂的关键是保持富锂残卤足够大的体积以达到能同沉淀下来的其他盐分离的量，这样才能工业规模的提纯这些含锂的浓缩物，它们毕竟只占原始卤水很小的一部分，从量上讲是太少。柴达木盆地卤水Mg/Li比值不超过10，从中获取1升含10克锂的氯化锂浓缩物，同时就得沉淀出15000克的氯化镁。所有这些视作无用的镁，如果一步沉淀下来，那么剩下的富钾残卤同这么多的镁盐相比，量就显得太少了。结果，这点富锂残卤或是残留在氯化镁盐的孔隙里，或者进入结晶镁盐中，成为液体包裹体。以往回收锂，首先让镁与碳酸钠化学反应而从卤水中除掉，如果要除的镁太多，则要使用大量的碳酸钠作反应剂，很不经济。根据本专利技术采用次序物理分离阶段分离镁提供了一种较先有技术好的方法，因为物理分离代替了代学分离，它避免了为了得到富锂残卤消耗大量碳酸钠使氯化镁盐沉淀招致的高成本。采用系列蒸发池除去无用的氯化镁，籍此大大提高蒸发池卤水与沉淀物比例，于是通过排放或泵抽即可分离出富锂的残卤。图1表示大小一样的1024个蒸发池到最终回收池锂的浓度的流程图本文档来自技高网...
【技术保护点】
从含有主、次要可溶性组分的卤水中回收锂一类次要可溶性组分的方法，它包括：通过在一系列阶段中卤水部分蒸发，有选择地将可溶性主要卤水组分与可溶性次要卤水组分分离，借此在选择能使可溶性主要卤水组分沉淀的卤水浓度下通过沉淀将可溶性主要卤水组分除去，然后在一系列阶段中浓缩含可溶性次要卤水组分的卤水，然后回收可溶性次要卤水组分。２．根据权利要求１的经一系列阶段从卤水中回收可溶性次要卤水组分的方法，其中每个阶段是一个蒸发池，后者以某种速度在每个蒸发池中产生适量的卤水，不仅保证了池中次要组分浓度提高之后得以回收，而且能实现液体卤水与固体沉淀的分离。
【技术特征摘要】
US 1995-7-18 5035871.从含有主、次要可溶性组分的卤水中回收锂一类次要可溶性组分的方法，它包括：通过在一系列阶段中卤水部分蒸发，有选择地将可溶性主要卤水组分与可溶性次要卤水组分分离，借此在选择能使可溶性主要卤水组分沉淀的卤水浓度下通过沉淀将可溶性主要卤水组分除去，然后在一系列阶段中浓缩含可溶性次要卤水组分的卤水，然后回收可溶性次要卤水组分。2.根据权利要求1的经一系列阶段从卤水中回收可溶性次要卤水组分的方法，其中每个阶段是一个蒸发池，后者...
【专利技术属性】
技术研发人员：许靖华，许彼得，
申请(专利权)人：塔里木科学采矿和石油勘探公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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