2023-05-06459
鹽湖提锂除硼
锂因其優良的物理化學(xué)性質,被(bèi)認爲是“推動世界進(jìn)步的能(néng)源金屬”,随著(zhe)新能(néng)源、冶金等行業的快速發(fā)展,人們對(duì)锂的需求量逐年攀升。然而地殼中锂的含量僅爲0.0065%左右,約80%的锂資源蘊含于鹽湖鹵水中。
鹽湖鹵水成(chéng)分複雜,含有锂、鈉、鎂、鈣等金屬元素以及矽、硼、硫、氯、溴等非金屬元素。
在提锂過(guò)程中,由于硼元素在鹵水中以硼酸或硼酸鹽形式存在,硼酸或硼酸鹽在水中均有較大的溶解度,很難將(jiāng)鹵水中的硼元素降到較低的水平,給锂鹽産品的後(hòu)續提純或後(hòu)續加工帶來了較大的工藝難度。
目前常用的且具有一定效果的除硼方法有沉澱法、吸附法、膜分離法、離子交換樹脂法等。
01
沉澱法
沉澱法除硼的原理是利用沉澱劑將(jiāng)溶液中的硼轉爲難溶的硼酸鹽沉澱或溶解度低的硼酸,該法可分爲加堿沉澱法和加酸沉澱法。
加堿沉澱法是在弱堿性的條件下,溶液中的硼與金屬氧化物反應生成(chéng)難溶的硼酸鹽沉澱;加酸沉澱法的主要原理是利用硼酸在無機酸中溶解度小的特點,通過(guò)添加鹽酸或硫酸形成(chéng)硼酸沉澱的方法分離粗硼酸。
沉澱法具有工藝成(chéng)熟、設備簡單、投資小、周期短等特點,但是需要消耗大量的沉澱劑,并調節pH值至堿性,而目由于沉澱不完全或沉澱吸附作用使得分離不完全,緻使硼的去除率較低,爲了提高硼的去除率,通常將(jiāng)該方法作爲前期處理與其它除硼方法聯合使用。
02
吸附法
硼是缺電子原子,容易形成(chéng)多中心鍵。吸附法是利用硼的缺電子特性及易于被(bèi)吸附劑吸附的特點,通過(guò)吸附在吸附劑表面(miàn)上去除溶液中的硼。
此種(zhǒng)方法由于吸附劑産量大,具有成(chéng)本低廉、材料易于獲取的優點,但是再生比較耗時(shí),長(cháng)期使用會(huì)因吸附容量降低而影響最終效果。
03
膜分離法
膜分離法以選擇性半透膜爲分離介質,通過(guò)在膜兩(liǎng)側施加推動力(如濃度差、壓力差、電位差等)使原料組分選擇性地通過(guò)半透膜,從而達到分離的目的,包括反滲透、正滲透、納濾和電滲析法等。
其中應用較多的是反滲透法,其原理是在濃度較高的一側施加外力,通過(guò)半透膜的選擇透過(guò)性,滲透到低濃度區,從而分離水溶液中的硼。
此法的除硼操作簡單、占地面(miàn)積小等優點,但效果受溶液PH值、操作壓力、膜的種(zhǒng)類的影響較大,且消耗大,維護費用高。
04
離子交換樹脂法
離子交換樹脂是通過(guò)在具有三維空間立體網絡結構的骨架上導入不同類型的功能(néng)活性基團而制成(chéng)。其除硼的原理是其中的多羟基官能(néng)團與四羟基合硼酸根離子[B(OH)4]的絡合反應(堿性多羟基官能(néng)團與[B(OH)4]-的絡合或酸性多羟基官能(néng)團與 H3BO3的絡合)和樹脂對(duì)硼的吸附作用來達到除硼的目的。
硼酸溶解過(guò)程
因爲硼酸可以和多羟基絡合,同時(shí)釋放出來的氫離子可以被(bèi)胺基中和,所以硼選擇吸附樹脂的有效部分是含有胺基的多羟基化合物。
Tulsimer ®CH-99樹脂是一款骨架爲一種(zhǒng)苯乙烯和二乙烯苯交聯的樹脂,具有與硼能(néng)夠生成(chéng)絡合物的功能(néng)基團多羟基胺(Polyhydroxy amine),這(zhè)種(zhǒng)化學(xué)結構在官能(néng)團中具有多羟基部分與硼之間生成(chéng)絡合陰離子,其胺基部分作爲陰離子交換基捕捉生成(chéng)的絡合陰離子,從而選擇吸附硼離子。
CH-99樹脂的優點是可以在較大的PH 範圍内甚至有其他離子存在的溶液中有效的去除硼以及硼鹽,而不受大量共存鹽類的影響,其反應對(duì)pH值很敏感,絡合離子隻有在中性或堿性溶液裡(lǐ)才能(néng)生成(chéng),在酸性溶液裡(lǐ)絡合離子分解。
離子交換樹脂法适合低濃度硼的去除,可聯合其它除硼方法,達到深度除硼的效果。由于離子交換樹脂高選擇和高吸附的性能(néng)特點,離子交換樹脂除硼法現已成(chéng)爲除硼領域應用較多的熱點工藝。
CH-99除硼應用案例
某環保科技公司除硼項目中,利用葡萄糖羟基官能(néng)團選擇性吸附硼酸鹽的原理來去除溴化锂溶液中的硼。入水硼含量是23mg/l,處理水量爲1t/h,出水做到了1mg/l。
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