運(yùn)城運(yùn)城湖水處理中碳酸鋰的沉積研究

運(yùn)城運(yùn)城湖水處理中碳酸鋰的沉積研究

高電壓垂直，高循環(huán)，高光刻，高熱量，高熱絲率。適合用作核裂變核電站和聚運(yùn)換液的核裂變核電站和聚運(yùn)換液。碳酸鋯是鉻酸鹽的基本化合物，廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天、軍事工業(yè)和冷凍、焊接、納米顆粒、電池、電池等領(lǐng)域?？刂凭圻\(yùn)換液、冶金連鑄、制藥等領(lǐng)域。我國柴達(dá)木盆地鹽湖鋰鹽(以LiCl計(jì))儲(chǔ)量1520.7萬噸,鋰鹽礦主要賦存于鹽湖地表鹵水和晶間水中,主要有一里坪、東臺吉乃爾、西臺吉乃爾、察爾汁和大柴旦鹽湖,對于能源需求旺盛的中國來說,開發(fā)鹽湖鋰資源具有很高的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1萃取條件的確定用碳酸鈉沉鋰的反應(yīng)方程式為LiCl+Na2CO3==Li2CO3+2LiCl+Νa2CΟ3=Li2CΟ3+2NaCl。為了保證得到高純的碳酸鋰和較高的鋰回收率,有必要尋找較優(yōu)條件。沉鋰反應(yīng)同樣是離子沉淀反應(yīng),需確定如下可能影響因素:碳酸鈉加料方式,加料速度,攪拌速度,鋰離子濃度,碳酸鈉用量,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,洗滌次數(shù),陳化時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)所用原料為:鹽湖鹵水萃取液。萃取體系為:TBP+200#溶劑汽油+FeCl3;經(jīng)萃取、洗滌及深度除鎂后得到的溶液中鋰離子濃度為7.17g/L,鎂離子濃度為0.04g/L,鈣離子為0.075g/L,鈉離子為31g/L。相對于其它沉淀液來說,鹽湖鹵水萃取液中鋰離子濃度明顯偏低,所以必須對其合適的沉鋰條件進(jìn)行研究。2單因素碳酸鈉對電池的影響分析2.1加料方式的確定由于碳酸鋰在水中的溶解度并不是很小,太稀的溶液會(huì)導(dǎo)致鋰收率的降低,因此沉鋰時(shí)盡量不再帶入水,因此考慮了兩種加料方式,分別為固體碳酸鈉和飽和的碳酸鈉溶液。固定實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定為Li+離子濃度固定,快速攪拌,碳酸鈉用量為理論量的110%,反應(yīng)溫度為25℃,反應(yīng)時(shí)間為60min,做單因素實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表1所示。由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,在相同條件下,采用固體加料方式時(shí),鋰的收率高,因此采用固體加料的方式是合適的。2.2攪拌速度不適宜,料漿稠化。在攪拌本實(shí)驗(yàn)采用的攪拌裝置是無極調(diào)速磁力攪拌。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)加入Na2CO3的時(shí)候,由于料漿濃度的升高,造成粘度加大,這給攪拌帶來了一定的困難,因此必須保證攪拌速度足夠大,防止Na2CO3物料分散不均,料漿稠化。同時(shí)為了加快碳酸鈉的溶解以減少被碳酸鋰包覆的可能性,也要求有較大的攪拌速度,但限于實(shí)驗(yàn)條件所限,本實(shí)驗(yàn)沒有做攪拌速度對碳酸鋰純度的影響的單因素實(shí)驗(yàn),但通過實(shí)驗(yàn)得到了在加料時(shí)必須加大攪拌速度的規(guī)律。2.3鋰離子濃度對鋰收率的影響Li+離子濃度主要影響Li的收率,這也是因?yàn)樘妓徜囋谒杏幸欢ǖ娜芙舛鹊年P(guān)系。固定實(shí)驗(yàn)條件為:加料方式為固體,快速攪拌,碳酸鈉用量為理論量的110%,反應(yīng)溫度為25℃,反應(yīng)時(shí)間為60min,60℃去離子水洗滌一次。做單因素實(shí)驗(yàn),鋰離子濃度對鋰收率的影響如圖1所示。由圖1可知,沉鋰時(shí)鋰離子最佳濃度為30g/L,此時(shí)鋰收率最高,但是考慮到濃縮液中鎂離子和鈉離子的影響,沉鎂后的鋰離子濃度很難濃縮到超過30g/L,如果通過濃縮的方法以繼續(xù)提高Li+濃度,在蒸發(fā)濃縮冷卻后會(huì)析出晶體,經(jīng)檢測,其成分為NaCl和少量LiOH(混合物的XRD圖譜如圖2所示),必定會(huì)造成Li的損失,這就是圖1中Li離子濃度升高各項(xiàng)高到超過30g/L后,其鋰回收率反而開始降低的原因。如果考慮到實(shí)際操作中便于控制,最好將濃縮液的鋰離子濃度控制在28g/L比較合適。2.4加料速度的影響由于碳酸鈉的溶解度有限,一次性全部加入碳酸鈉,則大部分的碳酸鈉不能在短時(shí)間內(nèi)溶解,可能會(huì)被生成的碳酸鋰所包覆,造成產(chǎn)品不純,為了讓加入的碳酸鈉完全反應(yīng),實(shí)驗(yàn)時(shí)加料速度應(yīng)該較慢,實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)鋰離子濃度為28g/L時(shí),控制加料速度為0.65g/min是比較合適的。2.5反應(yīng)溫度對鋰收率的影響碳酸鈉沉鋰時(shí),溫度對反應(yīng)有一定的影響。由于沉鋰反應(yīng)是個(gè)吸熱反應(yīng),故理論上加熱有利于沉鋰。固定實(shí)驗(yàn)條件為:碳酸鈉加料方式為固體,Li+濃度為28g/L,快速攪拌,碳酸鈉用量為理論量的110%,反應(yīng)時(shí)間為60min,60℃去離子水洗滌產(chǎn)品一次,結(jié)果如表2所示,反應(yīng)溫度對鋰收率的影響如圖3所示。從表中數(shù)據(jù)可知,溫度升高并不能明顯提高Li的回收率,但是升溫有利于碳酸鈉的溶解,從而加快碳酸鈉沉鋰,也有利保證碳酸鋰的純度,減少了洗滌次數(shù),從而減少洗滌時(shí)造成的損失,為了節(jié)約能量,采用25℃常溫沉鋰。2.6碳酸鈉+li由于沉鋰時(shí)加入的是固體碳酸鈉,其溶解需要一定時(shí)間,因此加完料后要保證一定的反應(yīng)時(shí)間。固定實(shí)驗(yàn)條件為:Li+濃度為28g/L,快速攪拌,碳酸鈉用量為理論量的110%,反應(yīng)時(shí)間為60min,60℃去離子水洗滌產(chǎn)品一次。做單因素實(shí)驗(yàn),反應(yīng)時(shí)間對鋰收率的影響如圖4所示。實(shí)驗(yàn)表明,Li回收率隨反應(yīng)時(shí)間的延長而提高,反映時(shí)間持續(xù)60min后鋰收率趨于平穩(wěn),故取反應(yīng)時(shí)間為60~70min是合適的。3樣品表面分析的結(jié)果和討論3.1碳酸鋰的結(jié)構(gòu)表征X-射線衍射分析主要用于確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)儀器:日本理學(xué)電機(jī)公司生產(chǎn)的X-射線衍射儀,CuKα靶,石墨單色器;操作條件:電壓為40kV,電流為20mA,測試溫度為室溫。測試結(jié)果由譜圖和微機(jī)處理后的各項(xiàng)常數(shù)兩種形式給出,圖5為碳酸鋰樣品的XRD圖譜。將測試結(jié)果和JCPDS中結(jié)構(gòu)式為Li2CO3的碳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較,發(fā)現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)基本一致,由此確定制得的碳酸鋰的結(jié)構(gòu)式為Li2CO3。從碳酸鋰XRD圖譜可以看出,碳酸鋰衍射波峰尖銳,而且未見到其它明顯的雜質(zhì)相,說明碳酸鋰結(jié)晶度好,晶胞結(jié)構(gòu)完整,晶體結(jié)構(gòu)有序性好。3.2碳酸鋰顆粒的制備樣品SEM照片如圖6和圖7所示(放大倍率分別為300、3000)。由SEM照片可以看出,在實(shí)驗(yàn)所設(shè)條件下制備的碳酸鋰顆粒呈片狀。從照片可以看出,碳酸鋰顆粒大小比較均勻,顆粒間距較小,有部分團(tuán)聚現(xiàn)象。3.3碳酸鋰的含量通過等離子(ICP)分析可以確定元素的含量。分析