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本研究课题选择锂储量超百万吨的超大型盐湖扎布耶盐湖盐田工艺生产的碳酸锂混盐为研究对象进行化工提取锂盐的工艺研究,该项研究选题对于我国锂盐工业实现从岩石矿物提锂到盐湖卤水提锂的战略转变,实现我国锂盐工业的振兴,具有重要的科学意义和现实意义。
西藏扎布耶盐湖是一个独特的碳酸盐型盐湖,该湖是目前世界上少数能够出产天然碳酸锂的盐湖,郑棉平院士领导的科研团队经过三十多年的不懈努力,通过地质调查,野外观察站常年观察,盐田研究,相图研究,选矿研究等等大量调查研究工作,确定了扎布耶盐湖提锂的如下基本工艺流程:卤水—盐田—选矿—化工提纯—锂盐产品。
本研究课题《化工提纯西藏扎布耶盐湖锂混盐工艺研究》是扎布耶盐湖提取锂盐的重要环节,决定着锂盐的生产成本。
由扎湖提锂流程生产的锂混盐产品含有大量杂质,必须进行化学提纯才能得到商品级锂盐产品。本课题针对扎布耶湖提锂流程生产的锂混盐产品进行了以下研究工作并取得相应结论:
1、针对混盐进行了工艺矿物学和物理化学性质研究,研究表明混盐以碳酸锂矿物为主,占75%左右;其次为天然碱、钾芒硝、石盐,占10-15%,粘土矿物占3-5%;少量泡碱、石英、长石、透闪石等夹杂物。根据以上研究结果可以将该混盐杂质矿物为两种类型:一种为可溶性盐类杂质;另一种为不溶性的固体矿物类杂质。混盐矿物粒度—200目为50—60%,较一般盐类矿物偏细。
2、针对混盐的物化性质对其化工提纯的工艺原理进行了研究工作,研究表明将化工工艺分为两个步骤较为合理:首先利用目标矿物与杂质矿物溶解度差别实现混盐中碳酸锂与钾、钠等的氯化物、硫酸盐、硼酸盐及碳酸盐可溶性杂质的分离;然后利用目标矿物与杂质矿物化学性质的差异对不溶性杂质进行分离。
3、化工工艺实验室试验研究进行了可溶性钾、钠矿物杂质分离试验研究,研究结果表明:采用水及洗液为浸出剂;浸出液固比(L/S)为1,温度95℃,时间1h,大于85℃热水洗涤,循环浸出,通过浸出工序杂质钾、钠分别有86.47%和94.73%进入浸出液与锂实现有效分离,锂直收率97.27%,该工艺可以达到富集锂和较好的分离可溶性杂质的目的。
4、化工工艺实验室试验研究进行了二氧化碳浸出——热解沉锂试验研究,研究表明二氧化碳浸出法是处理水浸精矿经济可行的化工工艺,可以有效分离钙镁和其它不溶性杂质矿物,碳化浸出锂的回收率可达97.40%以上,97%的钙杂质和85%的镁杂质被留在浸渣中,与其他固相杂质矿物一起可以通过固液分离除去,浸液通过热解所得碳酸锂产品达到GB11075-89规定的的碳酸锂质量标准。
5、硫酸浸出—碳酸钠沉淀碳酸锂工艺试验研究,该项研究证明以水浸精矿为原料采用酸浸—除杂—沉淀碳酸锂工艺,锂总收率可以达到97.61%,此工艺生产碳酸锂产品,设备利用率高、产能大、工艺成熟、锂回收率高;缺点是生产成本高、耗费大量酸、碱,并产生大量硫酸钠副产品。
6、在所进行的水浸—碳化—热解工艺扩大试验中,水浸试验共处理含锂为13.44%的擦洗精矿1472.64kg,得到含锂为16.81%的精矿1132.28kg。水浸试验钾、钠去除率分别达到93.0%和96%左右,锂回收率达到98.73%,从而有效的实现碳酸锂了与钾、钠为代表的水溶性杂质的分离。碳化—热解工艺扩大试验共处理含锂16.81%的水浸精矿1078公斤,得到符合国标(GB11075-89)的一级品碳酸锂934公斤。碳化—热解工序锂的回收率可以达到96-98%。碳化—热解扩大试验确定了化工提纯碳酸锂的基本工艺参数,试验数据系统、稳定、可靠。碳化—热解工艺的各个工序作业环节在半工业设备上顺利实现,说明该工艺操作可行,易于实现工业化。本项试验研究的成果可以作为扎布耶湖的锂资源化工提纯工业试验和化工设计的依据。