一 锂资源背景

锂是自然界中最轻的金属元素，在电池工业、玻璃业、陶瓷业、润滑剂、炼铝工业、医药、制冷剂、核工业、光电行业等新兴领域应用广泛，是 21 世纪高科技发展的关键能源金属材料，被誉为”推动世界前进的重要元素”，得到了工业化国家的高度重视[1]。全球范围内玻璃和陶瓷行业是锂产品的第一大消费市场。锂化合物对玻璃生产有多项有益作用，玻璃工业对锂产品的需求是增长的[2]。另一个潜在的高增长领域是锂合金。锂的丰度较大，在自然界中居第 27 位。锂仅以化合物的形式广泛存在于自然界中。根据美国地质调查局（USGS）数据，2013年全球锂储量近 1300 万吨（金属量），锂资源量为 3950 万吨，其中储量最多的前五个国家总储量占比高达 78%。全球锂资源主要分布在盐湖和各种矿石中[3]。1974 年世界锂资源总储量仅190 万吨，1980 年增加到 762 万吨，1985年增加到 1167 万吨，1997 年增加到2255 万吨。世界锂资源储量的迅速增长，主要源自卤水锂资源的迅速增长。

二 盐湖提锂工艺概述

国际上盐湖卤水提锂已经成为锂盐产品生产的主要方式，80%的锂产品来自盐湖提锂。国内外各种卤水锂资源开发方式基本上都是对各有价值组分进行综合提取，而不仅仅是单纯提锂。目前已形成的各种盐湖卤水提锂可行工艺，工艺路线基本可归纳为三个过程：富锂卤水制备、镁锂分离、碳酸锂沉淀。其中镁锂分离是整个盐湖提锂工艺技术的重点和关键。目前国内外盐湖卤水镁锂分离的技术方法很多[4-6]，主要有盐析法、沉淀法、煅烧浸出法、离子交换吸附法、萃取法、电渗析法等。

盐析法是不借助其他物理化学方法，仅利用自然蒸发的相分离手段，使卤水中的镁锂获得分离。碳酸盐型盐湖中，在自然蒸发下卤水中的碳酸根离子与镁离子结合，使镁离子以氯碳钠镁石、水菱镁矿等多种碳酸镁矿物形式析出[7]，从而降低卤水中镁锂比。西藏扎布耶盐湖为碳酸盐型盐湖主要采用”冬储卤#8211;冷冻日晒”的盐田工艺，分阶段蒸发析出石盐、泡碱、芒硝、钾石盐或钾芒硝等矿物，与此同时卤水中的镁也以氯碳钠镁石等形式析出，从而实现镁锂自然分离，获得富锂卤水。将富锂卤水抽入结晶池中利用太阳池原理进一步升温加热，结晶析出的精锂矿碳酸锂品位可达到70%[8]。再进一步用石灰乳除去精锂矿中的残余镁，深除镁后的富锂卤水进行碳酸盐沉锂，得到工业级碳酸锂产品。

沉淀法通过对自然蒸发浓缩后的卤水进行脱硼、除钙、除镁等工序，得到富锂的卤水，再通过适当的沉淀剂或盐析剂沉淀回收锂盐(通常是碳酸锂）。 Koplaneo于 1963 年就开始用铝盐沉淀法提取死海中的锂，此法一般反应方程如下[9]：

LiCl 2AlCl₃#8226;x H₂O 6NaOH=LiCl#8226;2Al(OH)₃#8226;x H₂O↓ 6NaCl

碳酸盐沉淀法是最早应用于盐湖生产锂盐的方法，成本低廉，工艺成熟，已经成为低镁锂比的硫酸盐型盐湖卤水提锂的主要方法。智利化学和矿业有限公司在开发智利阿塔卡玛盐湖过程中采用的就是碳酸钠沉锂技术[10]。

离子交换吸附法是利用对锂离子具有选择性吸附的有机或无机吸附剂从卤水中吸附锂离子，然后再用脫附剂进行洗脱，从而使锂离子与其他离子分离。1995 年，青海钾肥厂利用人工树脂加入提钾后的老卤，进行小型实验吸附卤水中的锂，获得成功。但因为该树脂利用率低，仅2～3 次便失去吸附效果，用于大规模生产成本过高，未能产业化[11]。

煅烧浸出法的原理是将盐湖卤水蒸干，使镁以水氯镁石矿，锂以硫酸锂或者氯化锂形式，与少量其他盐混合析出。将混合盐在高温下煅烧，使水氯镁石脱水分解为氧化镁和氯化氢，再用淡水浸取煅烧后产物，可溶性锂盐进入水相，不溶于水的氧化镁被分离，从而实现镁锂分离[12]。