盐湖卤水提取碳酸锂优化方案

‍1. 核心背景与技术挑战

资源禀赋：我国盐湖锂资源占全球1/3，但高镁锂比（如察尔汗盐湖达1437:1）导致分离难度大，镁锂化学性质相似，传统工艺能耗高、纯度低。

技术瓶颈：煅烧法能耗大、设备腐蚀；沉淀法钠离子残留高；膜法易结垢；吸附剂循环稳定性不足。例如，青海盐湖提锂成本约3-4万元/吨，电池级提纯需额外0.8-1.5万元/吨，部分工艺能耗强度达8.40-19.94 Wh/mol。

2. 主流技术路径与优化方向

蒸发-沉淀法：

工艺流程：太阳池蒸发浓缩→氢氧化钠深度除镁（溶度积Ksp=6×10⁻¹⁰，pH调节至10-11）→碳酸钠沉锂（反应式：2LiCl + Na₂CO₃ → Li₂CO₃↓ + 2NaCl）。

优化点：康景辉采用“高温蒸发浓缩+低温结晶”组合工艺，结合强制循环蒸发器减少结垢，OSLO结晶器控制晶体粒度，实现镁锂比从1437降至10以下，锂回收率提升20%。

膜分离与吸附法：

耦合工艺：“吸附+膜”技术（如锰系吸附剂吸附容量50 mg/g，循环稳定性91%）缩短晒卤周期至3个月，锂利用率翻倍，已在察尔汗盐湖建成万吨级产线。

电化学脱嵌：摇椅式电化学体系通过LiMn₂O₄电极嵌锂，实现连续提锂，电流效率达90%以上，减少酸碱消耗。

离子精馏技术：中科大2025年研发的“离子精馏”一步提锂技术，可直接制取电池级碳酸锂（纯度≥99.5%），锂回收率高达91%，在青海、西藏实现万吨级产业化，被列入政策支持范围。

3. 关键工艺细节与参数

蒸发结晶器：采用降膜蒸发器或板式蒸发器，真空条件下低温蒸发（温度≤80℃），减少粘度增大导致的结垢风险。结晶器设计独特淘析柱，实现大粒度晶体生长与快速分离，干物质含水量≤20%。

除镁反应：氢氧化钠加入量按Mg²⁺浓度1.2倍计算，反应温度40-60℃，时间2小时，确保Mg(OH)₂完全沉淀。

沉锂控制：碳酸钠加入量按Li⁺浓度1.1倍计算，反应温度25-35℃，搅拌速度50-100 rpm，避免局部过饱和导致细晶产生，产品纯度可达99.3%以上。

4. 环保与可持续性措施

废水处理：采用多效蒸发+结晶工艺，蒸发水回用率≥90%，干渣含水率≤15%，实现零排放。青海省政策要求锂回收率≥50%，电子级产品等级品率提升30%。

资源综合利用：盐湖钾、钠、镁、锂、硼协同提取，延长资源服务年限。例如，纳滤法处理氢氧化镁废渣时，优化反应条件（40℃、2h）可使碳酸锂纯度达99.3%。

技术创新：电化学提锂、双极膜电渗析、离子精馏等新技术持续突破，提升锂回收率至95%以上，降低能耗。

智能化控制：PLC/单片机自动化系统实时调节温度、压力、流量，实现动态平衡，减少人工干预，提升生产效率。