西藏硫酸钠亚型盐湖拉果错卤水锂资源综合开发利用研究

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我国西藏高原盐湖数目众多,富含锂、硼、铷、铯等矿产资源。其中,硫酸钠亚型盐湖受卤水Mg/Li比较高、盐湖地处偏远、能源交通等因素制约,目前还未见该类型锂资源开发利用的报道。拉果错盐湖位于西藏阿里地区改则县,其卤水为硫酸钠亚型,富含钾、锂、铷、铯、硼等元素,初步估算其锂储量已达到大型卤水锂矿规模(>5×105t)。本文依据“因地制宜、就地取材”原则,对拉果错卤水进行了系列蒸发实验及兑卤实验,以期为拉果错卤水锂资源开发提供参考。在拉果错盐湖夏季卤水进行了自然蒸发实验(日均温17℃)中发现,由于卤水中SO42-含量较高,锂在蒸发早期就以锂复盐(Li2SO4·3Na2SO4·12H2O)的形式分散析出。在锂盐析出前,卤水中锂最高浓度仅为2.07g·L-1,难于对卤水中的锂继续进行富集以分离提取。基于藏北高原‘冷资源’丰富(冬春季节气候寒冷),本文提出湖区冬季低温蒸发“冻硝富锂”的工艺,进行了夏季卤水273.15K等温蒸发实验及秋季卤水278K等温蒸发实验。实验证实,采用低温蒸发方式,在蒸发前期卤水中的SO42-会以芒硝形式大量冻出,SO42-基本不浓缩,从而避免了蒸发早期锂复盐的析出,使得锂在母液中获得有效富集(最高浓度分别达27.75 g·L-1和22.32 g·L-1)。采用数学表达式Y=k(1-X)-1对锂在低温蒸发过程中富集行为进行了描述,其中,Y为残余卤水Li+浓度,系数k等于原始卤水Li+浓度值,X为蒸发过程中卤水的蒸发率。实验认为较低的温度更有利于“冷相矿物”芒硝的析出,也更有利于Li+在残余卤水中的富集。结合蒸发过程中卤水所析出的盐类矿物组合与1978年与2010年拉果错盐湖卤水的化学成分变化、以及青藏高原盐湖水化学带分布,本文认为该湖在化学类型演化过程中处于从硫酸盐型向碳酸盐型过渡的特定阶段。基于拉果错盐湖距碳酸盐型盐湖扎布耶茶卡较近,富碳酸根的卤水易于得到。本文从多盐湖联合开发的角度,提出硫酸钠亚型盐湖拉果错与附近碳酸盐型盐湖如,扎布耶茶卡等进行“联合开发”,就近采用富碳酸根卤水作为天然沉淀剂,对拉果错盐湖卤水中的锂资源进行开发的另一条工艺途径。该方法通过对拉果错盐田卤水进行生石灰(CaO)脱硫除镁处理获得低镁低硫卤水,然后进行自然蒸发获得高锂卤水,最后采用碳酸盐型富碳酸根卤水作为沉淀剂与高锂卤水进行兑卤沉淀制备碳酸锂。结果表明:对低硫低镁富锂卤水的自然蒸发,能使卤水中的锂有效富集至16.20g·L-1;兑卤沉锂操作中,兑卤比为1.75、温度为90℃为最优条件,此时所得碳酸锂混盐含量为88.25%,锂收率为82.66%。对所沉淀锂混盐进行调浆水洗、干燥研磨后,获得了纯度≥99.8%的Li2CO3粉末,粉末颗粒呈棱柱状状、分散性较好,为单斜晶系。粒径多在1-5 μm之间,具有较大的表面积。
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