CN102001692A

CN102001692A - 一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系

Info

Publication number: CN102001692A
Application number: CN 201010577333
Authority: CN
Inventors: 高洁; 邓天龙; 朱华芳
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology; Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology; Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: CN102001692B

Abstract

本发明涉及一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，该体系包括以下步骤：(1)原料液酸度调整：在盐湖卤水中加入盐酸调节原料液的酸碱度，使其pH值为1～5，得到原料液；(2)锂的萃取：以TBP-BA-FeCl₃-溶剂油为萃取剂对步骤(1)所得的原料液进行三级萃取，得到有机相；(3)有机相洗涤：以盐酸为洗涤液对步骤(2)所得的有机相进行三级洗涤；(4)有机相反萃取：以盐酸为反萃剂对步骤(3)所得的有机相进行反三级萃取，得到氯化锂溶液。本发明工艺简单，易于控制，不但反萃取酸度低，对反萃取设备材质要求低，而且对原料卤水中锂的浓度要求不高，不需稀锂溶液蒸发浓缩，从而实现了节能减耗，降低了生产成本，同时更有效地提高了锂的总回收率。

Description

一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系

技术领域

本发明涉及无机化工技术领域中提取氯化锂的协同萃取体系，尤其涉及一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系。

背景技术

锂是重要的稀有元素，被誉为“能源金属”。金属锂及其化合物在炼铝、润滑油脂、陶瓷、玻璃、空调、高能电池、军工等领域被广泛应用，目前我国的锂产品尤其是碳酸锂主要依赖进口。随着固体锂资源的逐渐枯竭，目前世界上卤水提锂已占全部锂产品的80％。我国柴达木盆地盐湖锂资源蕴藏量(按LiCl计)约为1500多万t，蕴藏巨大的潜在经济价值。随着青海盐湖钾肥有限公司200万t KCl的投产，每年排放近3000万m³老卤，其中锂盐的价值是钾盐价值的1.7倍，潜在价值达数十亿元。

目前对液相溶剂萃取法提锂的研究比较充分，但是未见工业化应用报导。黄师强等申请有授权专利(CN 87103431)“一种从含锂卤水中提取氯化锂的方法”中，提出了TBP(磷酸三丁酯)-FeCl₃-200^#溶剂煤油萃取锂体系，卤水经萃取、酸洗、反萃取(6～9mol/L盐酸)、除杂、焙烧等最后可得无水氯化锂，萃取率达99.1％。针对察尔汗盐湖别勒滩区段浓缩卤水连续萃取试验，锂萃取率97.2％，锂的总回收率达96.5％，但由于反萃取过程及氯化锂焙烧过程中的腐蚀问题等没有很好的解决，至今尚无法应用于工业生产。

许庆仁在“从氯化镁饱和溶液中萃取锂的研究”(有机化学，1979年第一期，pp：13-33)一文中，提出了20％N-503-20％TBP-60％200#煤油体系萃取饱和氯化镁溶液中的锂，经四级逆流萃取，锂的萃取率可达90％，但因反萃取酸度过高等问题，并未应用于工业生产。

美国锂公司Neille等研究了80％二异丁酮(DIBK)-20％磷酸三丁酯(TBP)从高镁卤水萃取锂的方法，经七级萃取，锂的收率80％以上，卤水中的镁、钠分离效果良好。但二异丁酮在水中溶损严重且价格昂贵，无实际工业应用意义。

李海民等在授权专利(CN 101698488A)“一种利用高镁锂比盐湖卤水制备工业级碳酸锂的方法”中，提出了TBP-CON-KS-FeCl₃萃取锂体系，对高镁锂比盐湖卤水进行萃取、反萃取、反萃余液经碱液转化为沉淀、洗涤，最终锂的总回收率高于70％。

中国科学院青海盐湖研究所在“九·五”期间，在国家科技攻关项目的支持下，针对察尔汗盐湖老卤采用TBP-FeCl₃-溶剂煤油萃取体系进行了提锂工艺研究，试验规模达到年产LiCl 3t，成功地完成了老卤中萃取氯化锂的中间试验，但由于萃取体系反萃取酸度过高对设备材质要求苛刻等原因，至今尚未实现工业化应用。

溶剂萃取法提锂至今尚未能成功地应用于盐湖卤水中锂的提取，究其原因主要是反萃取所需的酸度过高(6-9mol/L盐酸)，对设备的腐蚀比较严重，对设备的材质要求比较苛刻。因此，反萃取酸度过高已成为液相萃取法提锂的瓶颈问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效降低反萃取酸度的盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系。

为解决上述问题，本发明所述的一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，包括以下步骤：

(1)原料液酸度调整：在镁锂质量比为40∶1～200∶1的盐湖卤水中，加入浓度为1～2mol/L的盐酸调节原料液的酸碱度，使其pH值为1～5，得到原料液；

(2)锂的萃取：以TBP-BA-FeCl₃-溶剂油为萃取剂对所述步骤(1)所得的原料液进行三级萃取，单级萃取时间为2～20mim，得到有机相；其中所述原料液与所述萃取剂的体积比为0.5∶1～4∶1；

(3)有机相洗涤：以浓度为0.5～2mol/L的盐酸为洗涤液对所述步骤(2)所得的有机相进行三级洗涤，单级洗涤时间为2～20min；其中所述有机相与所述洗涤液的体积比为5∶1～60∶1；

(4)有机相反萃取：以浓度为1～6mol/L的盐酸为反萃剂对所述步骤(3)所得的有机相进行反三级萃取，单级反萃取时间为2～20min，得到氯化锂溶液；其中所述有机相与所述反萃剂的体积比为1∶1～50∶1。

所述步骤(2)中的TBP-BA-FeCl₃-溶剂油是由磷酸三丁酯(TBP)、碳原子数为6的酯类(BA)、溶剂油和三氯化铁(FeCl₃)混合而成；其中TBP、BA、溶剂油的体积百分比分别为30～70％、10～40％、15～35％，所述FeCl₃中的铁与所述盐湖卤水中的锂的摩尔比为0.9～1.2。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明中以TBP-BA-FeCl₃-溶剂油为萃取体系，其中萃取剂TBP、协萃剂BA、稀释剂溶剂油具有水溶性小、毒性小、价格低廉且体系对锂的萃取率高等特点，因此，与原有的TBP-FeCl₃-溶剂煤油萃取体系相比，不但反萃取酸度降低，对反萃取设备材质要求低，而且对原料卤水中锂的浓度要求不高，不需稀锂溶液蒸发浓缩，从而实现了节能减耗，降低生产成本的目的。

2、由于本发明中萃取剂、协萃剂、稀释剂水溶性较小，因此，萃余液其它组成基本不变，且接近中性，可作为下游生产镁、硼产品的原料。

3、由于本发明中反萃取剩余有机相可以作为萃取剂循环重复利用，即其中的酸、萃取剂TBP、协萃剂BA、稀释剂溶剂油和FeCl₃均可达到循环利用，因此，无三废产生，且锂总回收率大于90％。

4、由于本发明采用萃取剂TBP与协萃剂BA共同作用，与锂以LiFeCl₄的形式结合，从而使锂进入有机相中，实现锂与水相中其它成分的有效分离。

5、本发明工艺简单，易于控制，操作可靠性较高，适用范围较广。

具体实施方式

实施例1一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，包括以下步骤：

(1)原料液酸度调整：在镁锂质量比为40∶1的盐湖卤水中，加入浓度为1mol/L的盐酸调节原料液的酸碱度，使其pH值为1～5，得到原料液。

(2)锂的萃取：以TBP-BA-FeCl₃-溶剂油为萃取剂、按原料液与萃取剂的体积比为0.5∶1对步骤(1)所得的原料液进行三级萃取，单级萃取时间为2～20mim，得到有机相。

其中：TBP-BA-FeCl₃-溶剂油是由TBP、BA、溶剂油和FeCl₃混合而成。TBP、BA、溶剂油的体积百分比分别为30％、40％、30％，FeCl₃中的铁与盐湖卤水中的锂的摩尔比为0.9。

(3)有机相洗涤：以浓度为0.5mol/L的盐酸为洗涤液对步骤(2)所得的有机相进行三级洗涤，单级洗涤时间为2～20min；其中有机相与洗涤液的体积比为5∶1。

(4)有机相反萃取：以浓度为1mol/L的盐酸为反萃剂对步骤(3)所得的有机相进行反三级萃取，单级反萃取时间为2～20min，得到氯化锂溶液；其中有机相与反萃剂的体积比为1∶1。

经检测，卤水中锂的萃取率达97.83％，反萃率达97.02％，锂的总回收率达94.91％。

实施例2一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，包括以下步骤：

(1)原料液酸度调整：在镁锂质量比为200∶1的盐湖卤水中，加入浓度为2mol/L的盐酸调节原料液的酸碱度，使其pH值为1～5，得到原料液。

(2)锂的萃取：以TBP-BA-FeCl₃-溶剂油为萃取剂、按原料液与萃取剂的体积比为4∶1对步骤(1)所得的原料液进行三级萃取，单级萃取时间为2～20mim，得到有机相。

其中：TBP-BA-FeCl₃-溶剂油是由TBP、BA、溶剂油和FeCl₃混合而成。TBP、BA、溶剂油的体积百分比分别为55％、10％、35％，FeCl₃中的铁与盐湖卤水中的锂的摩尔比为1.2。

(3)有机相洗涤：以浓度为2mol/L的盐酸为洗涤液对步骤(2)所得的有机相进行三级洗涤，单级洗涤时间为2～20min；其中有机相与洗涤液的体积比为60∶1。

(4)有机相反萃取：以浓度为6mol/L的盐酸为反萃剂对步骤(3)所得的有机相进行反三级萃取，单级反萃取时间为2～20min，得到氯化锂溶液；其中有机相与反萃剂的体积比为50∶1。

经检测，卤水中锂的萃取率达92.84％，反萃率达98.02％，锂的总回收率达91.00％。

实施例3一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，包括以下步骤：

(1)原料液酸度调整：在镁锂质量比为100∶1的盐湖卤水中，加入浓度为1.5mol/L的盐酸调节原料液的酸碱度，使其pH值为1～5，得到原料液。

(2)锂的萃取：以TBP-BA-FeCl₃-溶剂油为萃取剂、按原料液与萃取剂的体积比为2∶1对步骤(1)所得的原料液进行三级萃取，单级萃取时间为2～20mim，得到有机相。

其中：TBP-BA-FeCl₃-溶剂油是由TBP、BA、溶剂油和FeCl₃混合而成。TBP、BA、溶剂油的体积百分比分别为70％、15％、15％，FeCl₃中的铁与盐湖卤水中的锂的摩尔比为1。

(3)有机相洗涤：以浓度为1mol/L的盐酸为洗涤液对步骤(2)所得的有机相进行三级洗涤，单级洗涤时间为2～20min；其中有机相与洗涤液的体积比为30∶1。

(4)有机相反萃取：以浓度为3mol/L的盐酸为反萃剂对步骤(3)所得的有机相进行反三级萃取，单级反萃取时间为2～20min，得到氯化锂溶液；其中有机相与反萃剂的体积比为30∶1。

经检测，卤水中锂的萃取率可达96.03％，反萃率可达98.12％，锂的总回收率达94.22％。

上述实施例1～3中的盐湖卤水采用的是青海某硫酸镁亚型盐湖提钾后的卤水。

Claims

1.一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种盐湖卤水萃取法提锂的协同萃取体系，其特征在于：所述步骤(2)中的TBP-BA-FeCl₃-溶剂油是由磷酸三丁酯、碳原子数为6的酯类、溶剂油和三氯化铁混合而成；其中磷酸三丁酯、碳原子数为6的酯类、溶剂油的体积百分比分别为30～70％、10～40％、15～35％，所述三氯化铁中的铁与所述盐湖卤水中的锂的摩尔比为0.9～1.2。