一種高鎂鋰比鹵水的分離提取工藝與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬高鎂鋰比鹵水中鋰與鎂的分離富集手段，涉及無機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰及其化合物作為重要的化工原料以及戰(zhàn)略資源，廣泛應(yīng)用于干電池、陶瓷、玻璃，致冷劑、醫(yī)藥、核聚變等等領(lǐng)域，被譽為“推動世界進(jìn)程的資源金屬”。隨著大容量電池、鋁基合金、核擴(kuò)散型反應(yīng)堆燃料以及其它工業(yè)方面應(yīng)用的增多，對鋰及其化合物的需求將大幅度提高。從我國和世界范圍看，陸地上的鋰資源相當(dāng)有限。開發(fā)海水、鹽湖鋰資源是世界各國共同關(guān)注的課題。我國鹽湖鹵水的鋰儲量超過3X106t，居世界第三位，具有良好的資源條件和開發(fā)前景。但是，在鋰含量較高的青海鹽湖鹵水中，鎂含量也較高，鋰的提取較為困難。
[0003]目前鹵水中鋰富集的方法有溶劑萃取法、沉淀法、結(jié)晶法、鹽析法、電滲法、離子交換與吸附法等。這些方法都存在著一定的不足，例如溶劑萃取法用于高鎂鋰比鹵水的分離提取，即使采用鋰的高效、高選擇性絡(luò)合劑，一次萃取的萃取效率也不夠高。不僅如此，溶劑萃取無論采取單級萃取，還是串聯(lián)多級萃取，操作步驟繁瑣，提取周期相對長，設(shè)備的腐蝕也較為嚴(yán)重，成本相對較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的就是為了提高高鎂鋰比鹵水中鋰的一次提取率，縮短提取周期，減小設(shè)備腐蝕以及降低提取成本。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，引入浮選方法及其裝置，在高鎂鋰比的鹵水中加入捕集劑、浮選有機(jī)溶劑以及起泡劑，使水相與起泡劑的體積比為4: I;控制氣源的流量10?50mL/min ;在10?20°C的條件下浮選提取3?1min ;靜止1min后分出含鎂水相；在20?30°C條件下加入3?6 mol/L的鹽酸溶液，使有機(jī)相與水相的體積比約為1:1 ;加入起泡劑，使起泡劑與水相的體積比為1: 13 ;控制空氣流量10?50mL/min，反萃5?10分鐘；靜置10分鐘后分出含鋰的水相。
[0006]本發(fā)明的工藝，所用捕集劑為能與鋰形成絡(luò)合物、締合物以及難解離物質(zhì)的單組分、多組分；本發(fā)明選擇能與鋰形成難解離物質(zhì)LiFeCl4.2TBP的氯化鐵與磷酸三丁酯(TBP)為捕集劑。浮選提取時，較佳的起泡劑是乙醇；反萃時，起泡劑主要是乙醇、丙醇、異丁醇、戊醇、異戊醇、2-乙基己醇、丙酮、環(huán)己酮、噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)。浮選有機(jī)溶劑為煤油、汽油、苯類、氯仿，較佳的為煤油。水相與有機(jī)相的體積比為1: 3，TBP:煤油的體積比為3: 2 ;Li+與Fe3+物質(zhì)的量之比為1: 2?3。使用空氣、氮氣、氬氣為氣源進(jìn)行浮選。裝置由(I)氣源、(2)壓力表、(3)緩沖瓶、(4)流量計、(5)帶夾套浮選柱、(6)水相及有機(jī)相入口、( 7 )水相及有機(jī)相出口、( 8 )冷卻介質(zhì)進(jìn)口、( 9 )冷卻介質(zhì)出口組成。
[0007]工藝及裝置具體情況是，(I)在高鎂鋰比的鹵水(其中含鋰2 mg/mL)中加入按水相與有機(jī)相的體積比為1: 3的磷酸三丁酯(TBP)-煤油有機(jī)相，TBP:煤油的體積比為3: 2 ;再向其中加入三氯化鐵，使Li+與Fe3+物質(zhì)的量之比為1: 2?3;加入乙醇，并使水相與乙醇的體積比為4: I ; (2)采用浮選裝置，將以上混合體系由水相與有機(jī)相入口 6倒入浮選柱5中；當(dāng)水溫高于10°C時，打開冷卻介質(zhì)入口 8與出口 9 ;深井水循環(huán)工作30min后打開氣源I，調(diào)節(jié)壓力表2及流量計4，使空氣流量10?50mL/min ;浮選提取3?10分鐘后靜置10分鐘，使有機(jī)相與水相完全分離；打開水相與有機(jī)相出口 7，從浮選柱5底部放出含鎂水相，關(guān)閉水相與有機(jī)相7 ;關(guān)閉冷卻介質(zhì)入口 8與出口 9 ;(3)向已經(jīng)分出水相的浮選柱5中加入濃度為3?6 mo I/L的鹽酸溶液，使有機(jī)相與水相的體積比約為1:1 ;加入乙醇，使乙醇與水相的體積比為1: 13 ;開氣源1，并控制空氣流量為10?50mL/min，反萃5?10分鐘；靜置10分鐘后打開水相與有機(jī)相出口 7,從浮選柱5中放出含鋰的水相,有機(jī)相留于浮選柱中，關(guān)閉出口 7。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點是:將浮選方法應(yīng)用于高鎂鋰比鹵水中鋰與鎂的分離富集，所用特制的帶夾套浮選柱提取時可降溫，反萃時可升溫，鋰的一次提取率可達(dá)90%以上，總的回收率較高；TBP以及煤油等原輔材料的利用率高，相對損耗??；操作相對簡單、周期短，生產(chǎn)成本低；浮選柱材質(zhì)可選用玻璃或聚合物，設(shè)備腐蝕狀況相對較輕。
【附圖說明】
[0009]本發(fā)明所用浮選裝置。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
取含鋰2mg/mL的高鎂鋰比鹵水20mL，加入3.1g FeCl3.6H20，40mL TBP, 26.7mL煤油，5mL乙醇，將此混合溶液加入至浮選柱中。9°C冷卻水循環(huán)?？刂瓶諝饬髁?0mL/min，浮選提取5min，靜置1min后放出含鎂水相。鋰的一次提取率為90.6%。關(guān)閉冷卻水，按有機(jī)相與3mol/L鹽酸的體積比1:1加入鹽酸溶液，乙醇5mL，控制空氣流量20mL/min，反萃5min，靜置10 min后放出含鋰水相。鋰的總回收率82%。
[0011]實施例2
取含鋰2mg/mL的高鎂鋰比鹵水30 mL，加入4.65g FeCl3.6Η20，60mL TBP，40 mL煤油，7mL乙醇，將此混合溶液加入至浮選柱中。9°C冷卻水循環(huán)。控制空氣流量30 mL/min，浮選提取5 min,靜置1min后放出含鎂水相。鋰的一次萃取率為91.1%。關(guān)閉冷卻水,按有機(jī)相與5mol/L鹽酸的體積比1:1加入鹽酸溶液，乙醇7mL?？刂瓶諝饬髁?0mL/min，反萃7 min，靜置10 min后放出含鋰水相。鋰的總回收率83%。
[0012]實施例3
取含鋰2mg/mL的高鎂鋰比鹵水20mL，加入3.1g FeCl3.6H20，40mL TBP, 26.7mL煤油，5mL乙醇，將此混合溶液加入至浮選柱中。9°C冷卻水循環(huán)?？刂瓶諝饬髁?0mL/min，浮選提取9 min，靜置10 min后放出含鎂水相。鋰的一次提取率為91.2%。關(guān)閉冷卻水，按有機(jī)相與6mol/L鹽酸的體積比1:1加入鹽酸溶液，乙醇5mL?？刂瓶諝饬髁?0mL/min，反萃8min，靜置10 min后放出含鋰水相。鋰的總回收率85%。
【主權(quán)項】
1.一種高鎂鋰比鹵水的分離提取工藝與裝置，其特征是:引入浮選方法及其裝置，在高鎂鋰比的鹵水中加入捕集劑、浮選有機(jī)溶劑以及起泡劑，使水相與起泡劑的體積比為4:1 ;控制氣源的流量10?50mL/min ;在10?2(TC的條件下浮選提取3?1min ;靜止1min后分出含鎂水相；在20?30°C條件下加入3?6 mol/L的鹽酸溶液，使有機(jī)相與水相的體積比約為1:1 ;加入起泡劑，使起泡劑與水相的體積比為1: 13;控制空氣流量10?50mL/min,反萃5?10分鐘；靜置10分鐘后分出含鋰的水相。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，所用捕集劑為能與鋰形成絡(luò)合物、締合物以及難解離物質(zhì)的單組分、多組分；本發(fā)明選擇能與鋰形成難解離物質(zhì)LiFeCl4.2ΤΒΡ的氯化鐵與磷酸三丁酯(TBP)為捕集劑。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，浮選提取時，較佳的起泡劑是乙醇；反萃時，起泡劑主要是乙醇、丙醇、異丁醇、戊醇、異戊醇、2-乙基己醇、丙酮、環(huán)己酮、噻吩甲酰三氟丙酮(ΤΤΑ)。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，浮選有機(jī)溶劑為煤油、汽油、苯類、氯仿，較佳的為煤油。
5.如權(quán)利要求1、2、4所述的工藝，水相與有機(jī)相的體積比為1: 3，ΤΒΡ:煤油的體積比為3: 2 ;Li+與Fe3+物質(zhì)的量之比為1: 2?3。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝及裝置，其特征在于使用空氣、氮氣、氬氣為氣源。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于帶夾套的浮選柱；裝置由(I)氣源、(2)壓力表、(3)緩沖瓶、(4)流量計、(5)浮選柱、(6)水相與有機(jī)相入口、(7)水相及有機(jī)相出口、(8)冷卻介質(zhì)進(jìn)口、(9)冷卻介質(zhì)出口組成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高鎂鋰比鹵水的分離提取工藝與裝置。將浮選方法引入高鎂鋰比鹵水中鋰的提取。磷酸三丁酯（TBP）以及FeCl3與Li+形成穩(wěn)定的LiFeCl4?nTBP，采用帶夾套的浮選柱及其裝置，以空氣為氣源，乙醇為發(fā)泡劑，將鋰浮選入煤油中而實現(xiàn)鋰與鎂的分離，鋰的一次提取率可達(dá)90%以上。工藝再采用鹽酸溶液、乙醇起泡劑，以空氣為氣源，將鋰反萃回水相。
【IPC分類】C22B26-12
【公開號】CN104711435
【申請?zhí)枴緾N201310685614
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月16日