本發(fā)明涉及一種鋰同位素6li的提取方法，尤其是涉及一種應用離心萃取機提取鋰同位素6li的方法。
背景技術：
：鋰是自然界最輕的金屬，其存在兩種穩(wěn)定的同位素即6li和7li，相對豐度分別是6li為7.53％，7li為92.47％。在核能工業(yè)中，6li和7li具有不同的核反應性能，在核材料中占有重要地位。因此，對它們的分離一直是受人重視的研究課題。目前鋰同位素的分離方法有很多，大致可分為化學方法和物理方法。化學方法包含鋰汞齊法、溶劑萃取、離子交換色譜法、分級沉淀和分級結晶等。物理法包含電磁法、熔鹽電解法、電子遷移、分子蒸餾和激光分離等。其中，鋰汞齊法是目前分離系數(shù)最高且真正投入實際生產(chǎn)的方法，但是該方法的最大缺點是分離過程中使用的大量汞將會帶來環(huán)境和安全問題；離子交換色譜分離鋰同位素的缺點是奮力系數(shù)小、平衡時間長、操作不連續(xù)及交換劑穩(wěn)定性差等；激光法雖然提高了分離系數(shù)，但是該方法對工藝技術及材料設備要求高，分離產(chǎn)額低。對于無汞分離鋰同位素的溶劑萃取法，由于鋰離子有很大的水合能力，與普通有機溶劑的絡合作用很弱，對鋰同位素的分離效果甚微，應用于工業(yè)中分離鋰同位素十分困難。此外該方法還存在溶劑選擇較為麻煩、成本較高、分離系數(shù)較小、處理量少等缺點。存在上述問題的原因一方面是體系分離系數(shù)小，傳統(tǒng)的萃取設備不能很好地將兩相分離開，進而需要增加萃取級數(shù)，導致設備投入及能耗增加，大大提高了處理成本；另一方面，分離系數(shù)較大的優(yōu)良萃取劑多為較難合成的冠醚、穴醚類有機物，這也增加了鋰同位素的提取成本。技術實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種應用離心萃取機提取鋰同位素6li的方法，解決了成本較高、分離系數(shù)較小、處理量少等問題同時達到了較高的提取率。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種應用離心萃取機提取鋰同位素6li的方法，包括以下幾個步驟：(1)萃取段：將氫氧化鋰水溶液與萃取劑以體積比為1∶1-6混合加入到離心萃取機進行萃?。怀?，5-6級逆流萃??；(2)堿洗段：將步驟1)萃取所得有機相加入到離心萃取機中進行堿洗，常溫，2-3級逆流萃??；所述有機相和堿液的體積比為1-3∶1；(3)反萃取段：將步驟2)所得有機相在所述離心萃取機中進行反萃取，常溫，4-5級逆流反萃?。凰鲇袡C相和反萃取劑的體積比為3-6∶1；反萃取劑為質(zhì)量濃度為25％的硫酸鈉水溶液。進一步地，步驟1)所述萃取劑為磷酸三丁酯和煤油，其體積比為，磷酸三丁酯/煤油＝1∶2-4。進一步地，步驟2)所述堿液為質(zhì)量濃度為20％-30％的氫氧化鈉溶液。進一步地，所述離心萃取機，包括機架、電機、外殼、重相堰板和水平蓋，所述水平蓋和外殼分別固定于機架上，所述外殼側壁上設有重相出口和輕相出口，所述水平蓋的下部對稱設置有減震塊；所述電機固定于水平蓋上方；還包括通過軸懸掛于水平蓋上的轉鼓，所述轉鼓通過鎖母固定于軸上，所述的外殼的外壁設有與殼體相切的進料口，所述進料口包括重相進料口和輕相進料口，內(nèi)壁上部設有重相集液腔、輕相集液腔，內(nèi)壁下部設有導流葉，殼體底部內(nèi)表面設有渦流盤，渦流盤中間設有放料閥；所述的軸為定制電機軸，為電機軸整體加長。進一步地，所述轉鼓為內(nèi)外兩層結構或四層結構。進一步地，所述轉鼓懸掛于水平蓋上，其下部無軸承、無機械密封，轉鼓為復合材料模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹脂。進一步地，所述的外殼為復合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹脂。進一步地，所述重相堰板為均分為多個弧段，重相堰板由該多個弧段拼接而成。進一步地，所述進料口、重相出口、輕相出口均采用帶法蘭的彎頭和可伸縮管的波紋管連接，管道連接均為復合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹脂。所述的離心萃取機重相出口、輕相出口均配有取樣閥，溫度檢測口。為了提高萃取效率，將本發(fā)明的離心萃取機和萃取工藝有效的結合，我們進行了大量的實驗探索，尤其需要指出的是，萃取劑的選擇、多級逆流萃取實驗溶劑的選擇及參數(shù)的設置、多級反萃取實驗級別的選擇及試驗參數(shù)的設定在整個萃取效果中顯得尤為重要。以下我們對萃取劑的篩選，多級逆流萃取實驗參數(shù)的設置、多級反萃取實驗參數(shù)的設置實驗等簡要列舉并進行簡要分析。實驗1：萃取劑的選擇實驗選擇穴醚[2,2,1]-氯仿、tbp-n503-煤油、tbp-煤油作為萃取劑的成分，改變萃取劑種類及配比，進行小試實驗。將發(fā)酵液和不同種類及配比的萃取劑分別加熱至30℃，在分液漏斗中進行搖瓶實驗，待兩相完全分層后，取樣檢測。實驗結果如下。表1.不同種類萃取劑下?lián)u瓶萃取實驗結果根據(jù)上表中的實驗結果可知：選用穴醚[2,2,1]:氯仿＝1:1作為萃取劑時，萃取率最高，但是穴醚類萃取劑生產(chǎn)工藝復雜，造價高，并且不易回收，無法實現(xiàn)工業(yè)化應用，綜合考慮，選用tbp：磺化煤油＝1:4的萃取劑體系最佳。實驗2：多級逆流萃取實驗在通量為180ml/min，體積比為5∶1，進料溫度為常溫，逆流萃取的操作條件下，采用cwl50-m系列新型高效離心萃取機作為萃取設備，改變萃取級數(shù)，觀察實驗效果。lioh水溶液以30ml/min的進料量從萃取器的重相進料口進入設備,萃取劑以150ml/min的進料量從萃取器的輕相進料口進入設備，待兩相均出料穩(wěn)定后，取樣檢測，同時觀察兩相情況。萃取級數(shù)依次設置為1、2、3、4、5、6、7，重復上述操作，實驗結果如表2：表2.多級逆流萃取實驗結果序號萃取級數(shù)萃取率/％分離效果1114.23水相無渾濁，有機相較渾濁2226.44水相無渾濁，有機相較渾濁3336.90水相無渾濁，有機相輕微渾濁4445.88水相無渾濁，有機相輕微渾濁5553.58水相及有機相均無渾濁6660.16水相及有機相均無渾濁7761.05水相及有機相均無渾濁根據(jù)上表中的實驗結果可知：經(jīng)過萃取后，6li以絡合物的形式進入有機相中，7li則進入水相，隨著萃取級數(shù)的增加，萃取率逐漸升高，分離效果逐漸變好，但7級萃取后萃取率相較于6級并無明顯增加，因此選擇6級逆流萃取最佳。實驗3：多級逆流反萃取實驗在通量為180ml/min，體積比為5∶1，進料溫度為35℃，逆流反萃取的操作條件下，采用cwl50-m系列新型高效離心萃取機作為反萃取設備，改變反萃取級數(shù)，觀察實驗效果。反萃取劑以30ml/min的進料量從萃取器的重相進料口進入設備,負載有機相以150ml/min的進料量從萃取器的輕相進料口進入設備，待兩相均出料穩(wěn)定后，取樣檢測，同時觀察分離效果。萃取級數(shù)依次設置為1、2、3、4、5、6，重復上述操作，實驗結果如表3：表3.多級逆流反萃取實驗結果序號反萃取級數(shù)反萃取率/％分離效果1121.72水相和有機相均無渾濁2238.70水相和有機相均無渾濁3352.03水相和有機相均無渾濁4462.45水相和有機相均無渾濁5570.62水相和有機相均無渾濁6670.88水相和有機相均無渾濁根據(jù)上表中的實驗結果可知：經(jīng)過反萃，6li以li2so4的形式進入水相，萃取劑得到再生。隨著反萃取級數(shù)的增加，反萃取率逐漸升高，并且分離效果好，經(jīng)過5級逆流反萃取后，反萃取率可達到70.62％，6級反萃率相較于5級并未出現(xiàn)明顯增加趨勢，因此，選用5級逆流反萃取最佳。利用cwl-m系列離心萃取機提取鋰同位素，lioh水溶液經(jīng)過6級逆流萃取，3級堿洗，5級逆流反萃取后，6li的萃取率達到了60.16％，最終產(chǎn)品為li2so4，純度達到80％。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明提供的離心萃取機是一種新型高效的鋰同位素的提取設備，具有耐腐蝕性強，結構精巧，萃取率高等顯著優(yōu)勢。離心萃取機殼體、轉鼓和管道均為復合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯，全氟烷氧基樹脂，有效的提高了設備的耐腐蝕性能。離心萃取機通過電機帶動萃取反應器進行萃取反應，實現(xiàn)了萃取、反萃和酸洗的半自動化和一體化，同時，由于本發(fā)明所用離心萃取機的轉鼓為內(nèi)外兩層結構或四層結構，多層分離有利于提高分離效率。2.本發(fā)明提供的鋰同位素的提取方法，通過萃取、堿洗和反萃取獲得較高純度的6li同位素，萃取階段優(yōu)選磷酸三丁酯/煤油＝1∶2作為萃取劑，既保證了較高的提取率，同時獲得的6li同位素純度高達80％，6li同位素純度提取中取得顯著進步。既降低了生產(chǎn)的成本，又便于推廣應用和工業(yè)化生產(chǎn)。3.本發(fā)明涉及的鋰同位素提取設備是一種新型高效的離心萃取設備，溶劑萃取法提取鋰同位素的技術與本發(fā)明所述設備結合以后，極大地提高了級效率及分離效果，減少了萃取級數(shù)，增大了處理量，同時提高了萃取劑的回收率，解決了現(xiàn)有技術中存在的成本高、處理量小和分離困難的問題，具有很好的市場應用前景。附圖說明圖1為本發(fā)明的工作流程圖；圖2為本發(fā)明的離心萃取機的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例1一種應用離心萃取機提取鋰同位素6li的方法，包括以下幾個步驟：(1)萃取段：將氫氧化鋰水溶液與萃取劑以體積比為1∶1混合加入到離心萃取機進行萃取；常溫，5級逆流萃??；所述萃取劑為磷酸三丁酯和煤油，其體積比為，磷酸三丁酯/煤油＝1∶2；(2)堿洗段：將步驟1)萃取所得有機相加入到離心萃取機中進行堿洗，常溫，2-3級逆流萃取；所述有機相和堿液的體積為1∶1；所述堿液為質(zhì)量濃度為20％的氫氧化鈉溶液；(3)反萃取段：將步驟2)所得有機相在所述離心萃取機中進行反萃取，常溫，4-5級逆流反萃?。凰鲇袡C相和反萃取劑的體積為3∶1；反萃取劑為質(zhì)量濃度為25％的硫酸鈉水溶液。包括機架14、電機1、外殼13、重相堰板4和水平蓋2，水平蓋2和外殼13分別固定于機架14上，外殼13側壁上設有重相出口5和輕相出口16，水平蓋2的下部對稱設置有減震塊3；電機1固定于水平蓋2上方；本發(fā)明的離心萃取機還包括通過軸6懸掛于水平蓋2上的轉鼓12，轉鼓12通過鎖母7固定于軸6上，外殼13的外壁設有與外殼13殼體相切的進料口11，進料口11包括重相進料口和輕相進料口，內(nèi)壁上部設有重相集液腔15、輕相集液腔17，內(nèi)壁下部設有導流葉8，外殼13底部內(nèi)表面設有渦流盤9，渦流盤9中間設有放料閥10；其中軸6為定制電機軸，為電機軸整體加長。轉鼓12為內(nèi)外兩層結構或四層結構。轉鼓12懸掛于水平蓋2上，其下部無軸承、無機械密封，轉鼓12為復合材料模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹脂。的外殼13為復合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹脂。重相堰板4為均分為多個弧段，重相堰板4由該多個弧段拼接而成。離心萃取機進料口11、重相出口5、輕相出口16均采用帶法蘭的彎頭和可伸縮管的波紋管連接，管道連接均為復合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹脂；重相出口5、輕相出口16均配有取樣閥，溫度檢測口。如圖1所示，給出了本發(fā)明的工作流程圖。(a)是氫氧化鋰水溶液，將它提供到萃取反應器(b)中，它在此與萃取劑(c)接觸。將從新型萃取反應器(b)中流出的萃余液(e)排出。將從萃取反應器(b)中流出的負載有機液體(d)提供到堿洗萃取反應器(f)中，在此使它與提供的堿液(g)接觸。將從堿洗萃取反應器(f)中流出的堿洗余液(h)排出，通過管道將堿洗后的負載有機液體(i)提供給新型反向萃取器(j)，在此使它與提供的反萃取劑(k)接觸。通過管道將從反向萃取器(j)中流出的再生有機液體(l)提供到在有機相儲罐(n)中，然后再循環(huán)到萃取反應器(b)中，從反向萃取器(j)中流出的水溶液(m)即為產(chǎn)品。所述萃取反應器(b)、堿洗萃取反應器(f)和反向萃取器(j)均為本發(fā)明所述萃取反應器的結構。實施例2一種應用離心萃取機提取鋰同位素6li的方法，包括以下幾個步驟：(1)萃取段：將氫氧化鋰水溶液與萃取劑以體積比為1∶6混合加入到離心萃取機進行萃??；常溫，6級逆流萃取；所述萃取劑為磷酸三丁酯和煤油，其體積比為，磷酸三丁酯/煤油＝1∶4；(2)堿洗段：將步驟1)萃取所得有機相加入到離心萃取機中進行堿洗，常溫，3級逆流萃??；所述有機相和堿液的體積比為3∶1；所述堿液為質(zhì)量濃度為30％的氫氧化鈉溶液；(3)反萃取段：將步驟2)所得有機相在所述離心萃取機中進行反萃取，常溫，4-5級逆流反萃??；所述有機相和反萃取劑的體積為比6∶1；反萃取劑為質(zhì)量濃度為25％的硫酸鈉水溶液。所述離心萃取機的結構見實施例1。實施例3一種應用離心萃取機提取鋰同位素6li的方法，包括以下幾個步驟：(1)萃取段：將氫氧化鋰水溶液與萃取劑以體積比為1∶5混合加入到離心萃取機進行萃取；常溫，5級逆流萃取；所述萃取劑為磷酸三丁酯和煤油，其體積比為，磷酸三丁酯/煤油＝1∶3；(2)堿洗段：將步驟1)萃取所得有機相加入到離心萃取機中進行堿洗，常溫，3級逆流萃?。凰鲇袡C相和堿液的體積比為2∶1；所述堿液為質(zhì)量濃度為25％的氫氧化鈉溶液；(3)反萃取段：將步驟2)所得有機相在所述離心萃取機中進行反萃取，常溫，4級逆流反萃?。凰鲇袡C相和反萃取劑的體積比為5∶1；反萃取劑為質(zhì)量濃度為25％的硫酸鈉水溶液。所述離心萃取機的結構見實施例1。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。當前第1頁12