從鹽湖鹵水中萃取鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于萃取化學(xué)、化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種從鹽湖鹵水中萃取鋰的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰不僅在國(guó)防工業(yè)中有著重要的應(yīng)用，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益彰顯，特 別是在能源領(lǐng)域： 6Li和7Li分別是未來(lái)核聚變反應(yīng)堆的燃料和核裂變反應(yīng)所用的重要材 料；它作為電池材料的需求也日益增長(zhǎng)。因此，鋰有"21世紀(jì)的能源金屬"之稱。國(guó)內(nèi)外對(duì) 鋰的需求量持續(xù)增長(zhǎng)，因此對(duì)鋰資源的研究和開發(fā)利用迫在眉睫。
[0003] 鹽湖鹵水是鋰的重要來(lái)源。我國(guó)具有豐富的鹽湖鹵水鋰資源，其蘊(yùn)藏量居世界前 列；但是，鹽湖鹵水中含有多種金屬離子，因此如何從中分離提取鋰是需要研究的重要課 題。
[0004] 溶劑萃取技術(shù)是從溶液中分離提取各種金屬的有效技術(shù)，它具有分離效率高、工 藝和設(shè)備簡(jiǎn)單、操作連續(xù)化、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是從高鎂鋰比鹽湖鹵水中提 取分離鋰的最有前途的方法之一。目前，最常用的萃取有機(jī)相是以磷酸三丁酯（TBP)為萃 取劑，三氯化鐵為共萃取劑，磺化煤油為稀釋劑；其中Li +與Fe 3+以LiFeCl 4的形式共萃取 進(jìn)入有機(jī)相，與鹵水中大量MgCl2及其他金屬實(shí)現(xiàn)分離。孫淑英等發(fā)表的《鹽湖鹵水萃取提 鋰及其機(jī)理研究》（無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2011，27(3):439-444)對(duì)不同濃度TBP對(duì)Li +的萃取結(jié) 果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了該體系中TBP質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過50%時(shí)，會(huì)出現(xiàn)三相現(xiàn)象；而只有TBP 質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于60%時(shí)，Li +的單級(jí)萃取率才能達(dá)到80%以上。然而，該體系中所使用的高 濃度的TBP對(duì)萃取設(shè)備的腐蝕性較強(qiáng)，且在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中，TBP不僅在水中溶損嚴(yán)重，其在酸 性介質(zhì)中還易發(fā)生降解，特別是它對(duì)用于制作萃取設(shè)備的材質(zhì)的嚴(yán)重溶脹作用限制了其工 業(yè)大規(guī)模應(yīng)用；因此如何保證在低濃度TBP的萃取條件下不僅滿足分相要求，同時(shí)還能達(dá) 到較高的萃取率是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種從鹽湖鹵水中萃取鋰的方 法，該方法采用表面活性劑不僅滿足了在萃取劑TBP低濃度的萃取條件下具有良好的分 相，同時(shí)其萃取率還不會(huì)降低，有效減少了萃取劑TBP對(duì)萃取設(shè)備帶來(lái)的腐蝕，有效降低了 萃取劑TBP在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中的溶損程度，還緩解了萃取劑TBP在酸性環(huán)境下的易降解的問題。
[0006] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0007] -種從鹽湖鹵水中萃取鋰的方法，包括步驟:A、配制萃取有機(jī)相；所述萃取有機(jī) 相包括復(fù)合萃取劑；其中，所述復(fù)合萃取劑由萃取劑磷酸三丁酯和表面活性劑按照體積比 為0. 5~5:1混合而成；B、以鹽湖鹵水為萃取水相；所述萃取水相含有LiCl ;C、向所述萃取 水相中添加鹽酸溶液、共萃劑三氯化鐵，得到混合水相；其中，在所述混合水相中，所述三氯 化鐵、LiCl的物質(zhì)的量之比為0. 9~1. 9:1，H+的摩爾濃度為0. 02mol/L~0. 20mol/L，Li + 的質(zhì)量濃度為1. 8g ? L 1~5. lg ? L SD、將所述萃取有機(jī)相與所述混合水相按照體積比為 1~5:1充分混合后靜置，并進(jìn)行相分離，得到富含鋰的負(fù)載有機(jī)相及萃余液。
[0008] 進(jìn)一步地，所述萃取有機(jī)相還包括稀釋劑；其中，所述復(fù)合萃取劑和所述稀釋劑的 體積比為4~9:1~6,所述稀釋劑為磺化煤油。
[0009] 進(jìn)一步地，所述表面活性劑為增塑劑。
[0010] 進(jìn)一步地，所述增塑劑選自鄰苯二甲酸酯類、脂肪酸酯類、磷酸酯類、環(huán)氧酯類、聚 酯類和偏苯三酸酯類、含氦增塑劑、烷基磺酸酯類、多元醇酯類中的任意一種。
[0011] 進(jìn)一步地，在所述復(fù)合萃取劑中，所述萃取劑磷酸三丁酯和所述表面活性劑的體 積比為1~5:1。
[0012] 進(jìn)一步地，所述復(fù)合萃取劑和所述稀釋劑的體積比為5~9:1~5。
[0013] 進(jìn)一步地，在所述混合水相中，所述三氯化鐵、LiCl的物質(zhì)的量之比為1. 1~ 1. 9:1〇
[0014] 進(jìn)一步地，在所述混合水相中，Li+的質(zhì)量濃度為1. 8g ? L 1~3. 6g ? L i。
[0015] 進(jìn)一步地，所述萃取有機(jī)相和所述混合水相的體積比為1. 5~3:1。
[0016] 本發(fā)明通過采用增塑劑作為表面活性劑，與萃取劑TBP混合得到復(fù)合萃取劑；與 現(xiàn)有技術(shù)相比，該復(fù)合萃取劑不僅可防止當(dāng)萃取劑TBP質(zhì)量百分?jǐn)?shù)低于50%時(shí)出現(xiàn)第三 相，而且還可保證萃取劑TBP在較低濃度下仍能達(dá)到較高的萃取率，大幅降低了萃取劑TBP 的用量，從而減少其對(duì)萃取設(shè)備的腐蝕問題、在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中其在混合水相中的溶損嚴(yán)重問 題、及其在酸性環(huán)境下易發(fā)生降解的問題；同時(shí)，該表面活性劑為常用的增塑劑，廉價(jià)易得， 也可大幅降低萃取有機(jī)相的成本。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明， 并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了 解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的各種實(shí) 施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的從鹽湖鹵水中萃取鋰的方法，包括如下步驟：
[0020] 在步驟110中，配制萃取有機(jī)相；具體地，萃取有機(jī)相由復(fù)合萃取劑和稀釋劑磺化 煤油按照體積比為6:4組成，其中，復(fù)合萃取劑由萃取劑磷酸三丁酯（以下簡(jiǎn)稱TBP)和表 面活性劑鄰苯二甲酸二辛脂（以下簡(jiǎn)稱D0P)混合得到。
[0021] 在步驟120中，以鹽湖鹵水為萃取水相，萃取水相為含有LiCl的飽和MgCl2水溶 液，并向其中添加濃鹽酸和共萃劑FeCl 3 ? 6H20,形成混合水相。
[0022] 具體地，可采用如下方法進(jìn)行配制：首先配制飽和MgCl2水溶液，然后向其中加入 LiCl *H20、濃鹽酸和共萃劑FeCl3 *61120,形成混合水相，并保持在混合水相中，F(xiàn)e3+和Li +的 物質(zhì)的量之比為1. 3: l，Mg2+和Li +的物質(zhì)的量之比為17: l，Li +的質(zhì)量濃度為1. 861g噸\ H+的摩爾濃度為0? 05mol ? L、
[0023] 在步驟130中，將萃取有機(jī)相和混合水相按照體積比為2:1的條件下混合振蕩 6min，靜置并進(jìn)行相分離，獲得富含鋰的負(fù)載有機(jī)相和萃余液。其中，負(fù)載有機(jī)相即完成萃 取后的萃取有機(jī)相，而萃余液即完成萃取后剩余的混合水相。
[0024] 采用電感耦合等離子體方法（簡(jiǎn)稱ICP)分析所述負(fù)載有機(jī)相及萃余液中鋰含量。 在本實(shí)施例中，主要針對(duì)復(fù)合萃取劑中TBP和D0P不同比例對(duì)鋰萃取效果的影響進(jìn)行了研 究，復(fù)合萃取劑中TBP與D0P的不同體積比對(duì)鋰萃取率和鋰分配比的影響結(jié)果如表1所示。
[0025] 表1復(fù)合萃取劑中TBP和D0P的比例對(duì)鋰萃取率和鋰分配比的影響結(jié)果
[0026]
[0027] 從表1可以看出，在復(fù)合萃取劑中，當(dāng)TBP和D0P的體積比達(dá)到1:1時(shí)，鋰萃取 率即為87. 33%，且在該萃取過程中，分相良好；也就是說(shuō)，此時(shí)萃取有機(jī)相的組成為30% TBP-30% D0P-40%磺化煤油（以上均為體積百分?jǐn)?shù)）；相比現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)萃取劑TBP的質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)達(dá)到60%以上才能使鋰萃取率達(dá)到80%以上，且當(dāng)其低于50%時(shí)會(huì)出現(xiàn)第三相； 根據(jù)本實(shí)施例的從鹽湖鹵水中萃取鋰的方法在TBP的體積百分?jǐn)?shù)為30 % (折合成質(zhì)量百分 數(shù)為32. 36% )時(shí)，即達(dá)到了近90%的鋰萃取率，用量大幅降低的萃取劑TBP可有效減少其 對(duì)萃取設(shè)備的腐蝕，同時(shí)，還可減少長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其在混合水相中的溶損嚴(yán)重問題以及在酸 性環(huán)境中的易降解問題。與此同時(shí)，該萃取有機(jī)相中所使用的表面活性劑D0P為一種常用 的增塑劑，廉價(jià)易得，因此也明顯降低了該萃取有機(jī)相的成本。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 在實(shí)施例2的描述中，與實(shí)施例1的相同之處在此不再贅述，只描述與實(shí)施例1的 不同之處。實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處在于，在步驟110中，萃取劑TBP和表面活性劑 D0P的體積比為1:1，復(fù)合萃取劑占萃取有機(jī)相的體積百分?jǐn)?shù)為40 %~100 %;其中，當(dāng)復(fù)合 萃取劑占萃取有機(jī)相的體積百分?jǐn)?shù)為100%時(shí)，即代表該萃取有機(jī)相僅由復(fù)合萃取劑組成，