CN106337138A - 一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺。它解决了现有技术存在的制备纯度不高等技术问题。本工艺包括除杂、盐酸调配、多级逆流离心萃取、多级逆流洗涤、多级逆流反萃、皂化、除铁、除油等步骤最终蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装工序、获得99.995％的高纯度污水氯化锂产品。与现有的技术相比，本工艺优点在于：该工艺在萃取锂之前设置了皂化工序，可使含有酰胺类络合萃取剂的萃取有机相再生；引入了变频器闭环流量控制系统可精准控制流量；采用本级回流可解决大相比进料引起的相接触面小的问题；设置备台离心萃取机并自动切换技术保证生产的连续与可靠。

Description

一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺

技术领域

本发明涉及盐湖资源综合利用领域，特别涉及一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺。

背景技术

锂被誉为“推动世界进步的能源金属”。因其具有独特的物理和化学性能，是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略资源。自然界中，锂资源主要赋存于固体矿石和液体卤水中。我国的锂盐生产一直以来均以锂辉石、锂云母等含锂矿石为主。随着固体锂矿资源的日益枯竭，从盐湖卤水中提锂越来越受到相关部门的重视。由于盐湖卤水中含有丰富的锂资源，盐湖卤水已逐渐成为锂资源的最主要来源。

氯化锂主要用于空调除湿剂、漂白粉、杀虫剂、合成纤维、制药工业、锂电池电解质、金属合金焊接剂或助熔剂，其次还有一个很重要的用途是用于生产金属锂，锂是国民经济发展和国防建设急需的战略物资，当前生产金属锂的唯一工业方法是1893年由刚茨提出的，即氯化锂融盐电解法。

目前，国内仅能生产99.5％纯度的氯化锂。高纯度的氯化锂，如99.995％纯度仅能靠国外进口，严重制约了我国经济发展及航空航天、国防建设等行业的进步。国内外现有技术制取氯化锂的方法主要有以下几种形式：煅烧法、沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、浮选法等。其中，溶剂萃取法是获得高纯氯化锂最有效的方法，其工艺操作简单、设备投资小、且能实现大规模工业生产，已成为国内外提锂技术的发展趋势。但是，传统溶剂萃取法一般采用箱式混合澄清萃取槽萃取方法，其具有以下缺点：1.萃取过程对有机相的需求量大，萃取槽内需要填充的有机相体积大，萃取槽占地面积大；2.萃取效率低，萃取槽总通量小，料液处理量小；3.所需级数多，难以获得纯度高的产品；4.重新建立相平衡需要的时间长；5.萃取过程萃余液中的有机相夹带多。以上原因阻碍了溶剂萃取法在提锂工艺中的推广应用，也阻碍了高纯度氯化锂的工业化生产。

因此，本领域技术人员亟需提供一种萃取效率高、相平衡建立时间快、萃取有机相占用量小、料液处理量大、萃余液夹带有机相小、过程连续的高纯氯化锂生产工艺。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，包括如下步骤：

S1、物料预处理：将脱钾钠后的盐湖老卤水进行预处理，去除卤水中的硼酸、固体杂质及悬浮物；

S2、物料调配：在经过预处理后的卤水中，加入浓度为31％的工业盐酸，混合搅拌进行调酸处理，使卤水的PH＝2-3；

S3、多级逆流离心萃取：将调酸后的卤水泵入萃取段多级串联的离心萃取机重相入口，同时，利用含有酰胺类络合萃取剂的有机溶液作为萃取有机相，将该萃取有机相泵入多级串联的离心萃取机轻相入口；两者的相比控制在油相:水相＝2:1。所述含有酰胺类络合萃取剂的有机溶液为N523和TBP按一定比例的混合物，并在其中加入一定量的磺化煤油作为稀释剂和三氯化铁作为协萃剂，充分混匀。含有酰胺类络合萃取剂的萃取有机相和卤水在多级串联的萃取段离心萃取机内进行多级逆流离心萃取，得到负载有机相和萃余水相；

S4、多级逆流洗涤：步骤S3得到的负载有机相通过变频器闭环流量控制系统进入洗涤段多级串联的离心萃取机轻相入口；同时，洗涤剂(水相，反萃段S5输出的氯化锂溶液中分配出的20％流量)也通过变频器闭环流量控制系统进入多级串联环隙式离心萃取机的重相入口，洗涤段相比控制为油相:水相＝40:1；负载有机相通过洗涤段离心萃取机多级逆流洗涤后，去除含在负载有机相中的钙、镁、钾、钠等杂质离子，得到纯度较高的含锂负载有机相；

S5、多级逆流反萃：洗涤后的含锂负载有机相进入反萃段多级串联离心萃取机的轻相入口，反萃剂采用6mol/L的精制盐酸，反萃剂进入离心萃取机的重相入口；含锂负载有机相与反萃剂的相比为油相:水相＝40:1；两相的进入均通过变频器闭环流量控制系统以精准控制进入萃取机的流量。通过多级逆流反萃后，将负载有机相中的锂反萃转入水溶液，得到纯度较高的氯化锂富锂水溶液。反萃后获得的富锂水溶液中20％的流量作为洗涤剂进入洗涤段，加入负载有机相的洗涤过程，剩下的该溶液进入除铁段，而反萃后的有机相则进入皂化段进行皂化再生；

S6、皂化：皂化剂采用4mol/L的氢氧化钠溶液，反萃段输出的有机相进入皂化段以去除其中含有的盐酸，两者的相比有机相:碱液＝40:1；皂化后的有机相获得再生，重新返回进入离心萃取段；

S7、除铁：反萃后获得的富锂水溶液，20％流量作为洗涤剂返回洗涤段；剩余80％的流量进入除铁段中，加入N523的有机溶剂作为除铁萃取剂，并加入磺化煤油作为稀释剂，该段油相:水相＝2:1，去除反萃后获得的富锂水溶液中的铁离子杂质，获得高纯度的氯化锂水溶液；除铁萃取剂通过加入纯水进行反萃，使除铁萃取剂获得再生，并重复利用；

S8、除油：除铁后的高纯氯化锂水溶液进入除油段，通过重力及超声波气浮除油系统，去除其中可能夹带的油相，使夹带的油相降低到10ppm以下，进一步提高氯化锂溶液的纯度；

S9、最终，通过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装工序，获得99.995％的高纯度无水氯化锂产品。

优选的，S1所述物料预处理方法为：卤水中加入一定量的盐酸，以析出、去除卤水中的硼酸；然后，通过压滤机(2)去除卤水中析出的硼酸、固体杂质及悬浮物，所述压滤机为板框压滤机或厢式压滤机。

优选的，所述萃取段、洗涤段、反萃段分别设有3级、5级、4级，依次顺连构成多级串联逆流萃取系统；所述离心萃取机采用环隙式离心萃取机。

进一步的，该生产工艺还设有实时监测工艺运行状态的数据分析系统；所述萃取段、洗涤段、反萃段均设有备台离心萃取机，且任一离心萃取机上均设置有传感器，传感器与数据分析系统实时通讯连接；当出现异常参数时，数据分析系统自动关闭该异常离心萃取机并将其工位自动切换到备台离心萃取机。

进一步的，S4中所述变频器闭环控制流量输入系统包括通过管道依次顺连、且均与数据分析系统实时通讯连接的变频调速泵、带流量反馈的流量计、带位置反馈的调节阀及自动阀；变频调速泵通过变频调速，将流量初步控制在所需要的范围内，结合流量计进行适时测量，测量值通过信号反馈进入数据分析系统与本工位实际需要流量对比，再控制调节阀的开度，使流量进行微量调节。

进一步的，反萃剂精制盐酸通过蒸发工业盐酸获得，精制后的盐酸中杂质总含量小于50ppm。

进一步的，当离心萃取机的输入相比超过40:1时，所述离心萃取机外置有本级回流装置，或者所述离心萃取机设为自带本级回流装置的离心萃取机，通过在离心萃取机内进行本级回流将两相的实际相比控制在4:1～5:1，增加萃取机内相接触面积。

进一步的，所述皂化段设为3级；除铁段设为3级除铁萃取和3级反萃取。

进一步的，S8中重力及超声波气浮除油系统包括顺次串联的重力除油装置及超声波气浮除油装置。

进一步的，所述重力除油装置包括3个串联的重力沉降罐，通过倒置的“U”形管连通，且倒“U”形管的最高高度低于上一级油相堰口的高度。

与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：

1)、本发明引入大流量高效环隙式离心萃取机，根据具体工序段，由不同的台数组成不同级数的萃取段、洗涤段、反萃段，形成串联逆流萃取系统。其中萃取段一般由3级组成、洗涤段5级、反萃段4级。所需大流量高效环隙式离心萃取机根据具体流量，可在1m3/h～70m3/h范围内选取具体型号配套使用；还可根据物料的温度、酸性、有机溶剂等特点，选用不锈钢、双相钢、钛、哈氏合金或钢衬塑等不同材质，以满足生产需要。大流量高效环隙式离心萃取机组成的串联逆流萃取系统，具有萃取效率高、相平衡建立时间快、溶剂需求量小、溶剂消耗少、过程连续等优点，解决了传统静态萃取槽、萃取厢带来的系列问题，为大规模、工业化生产高纯度氯化锂产品夯实了技术基础。

2)、本发明中萃取段采用3级串联逆流萃取，油相与水相相比为2:1，与传统静态溶剂萃取法相比，该离心萃取工艺所需萃取级数较少，所需有机萃取剂的量也较少；本发明洗涤段的水相由反萃后获得的氯化锂溶液提供占其20％的流量，通过洗涤，锂与负载有机相中的钙、镁、钠等杂质发生置换，使负载有机相中的杂质得到洗涤、去除，从而使进入反萃段的氯化锂溶液纯度较高；本发明反萃段使负载有机相释放出负载的锂，可得到高纯度的氯化锂富锂水溶液，该溶液进入除铁段除铁，再经过除油工序，除油后的氯化锂溶液依次通过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装等工序，可获得99.995％高纯度氯化锂产品。反萃后输出的有机相进入皂化段进行皂化、去酸，达到再生循环使用的目的。

3)、本发明萃取效率高、相平衡建立时间快、萃取有机相占用量小、料液处理量大、萃余液夹带有机相小、过程连续。通过多级串联逆流萃取、洗涤、反萃，可获得纯度较高的氯化锂反萃水溶液；通过反萃可使萃取剂有机相释放出负载的锂，获得再生；通过皂化反应，萃取剂有机相中的酸得到去除，使得萃取剂有机相的分配系数得到恢复，可重新循环加入萃取段工艺；通过在除铁反萃段中加入纯水也可使除铁萃取剂获得再生。

4)、本发明经除铁后的高纯氯化锂溶液进入除油系统，可使高纯氯化锂溶液中夹带的油含量降低到10ppm以下，通过上述各种工艺，为获得99.995％高纯度氯化锂产品奠定了基础。

5)、本发明中在离心萃取机的输入相比超过40:1时，通过在离心萃取机内进行本级回流将两相的实际相比控制在4:1～5:1，增加了萃取机内相接触面积，提高了萃取效率。

6)、本发明所有离心萃取机上均设有系列传感器，包括温度、转速、振动等，这些传感器将离心萃取机的适时参数传入数据分析系统；当其中某些参数出现异常时，数据分析系统会据此作出判断或发出预警。如果最终判断为该离心萃取机异常，系统则会自动关闭该异常离心萃取机并自动开启邻近的离心萃取机备台，同时自动切换相关阀门，切断异常离心萃取机的进出物料，开启离心萃取机备台的进出管道，使离心萃取机串联线平稳切换，不影响产品输出的稳定性。进一步保证了萃取、洗涤、反萃等过程的平稳，避免因某台萃取机出现机械故障而导致整条生产线出现波动甚至停车，提高了其应用价值。

7)、本发明采用了变频器闭环控制流量输入系统，该系统通过变频调速泵，将流量初步控制在所需要的范围内；再通过流量计适时测量实际流量，测量值通过信号反馈进入数据分析系统进行分析判断，将获得的实际流量与所需要的流量进行比对，由比对值微量控制调节阀开度，对流量进行微量调节。通过该闭环反馈并适时调节，可获得精准的流量，使流量误差控制在±0.1，且流量可小至0.2m3/h，保证了各工艺段获得稳定的相比，使产品输出保持稳定。

8)本发明利用含有酰胺类络合萃取剂的有机溶液作为萃取有机相，从脱钾钠及除硼后的盐湖老卤中选择性萃取锂；然后通过洗涤，将负载有机相中的钾钠钙镁等杂质去除，得到纯度较高的含锂负载有机相；再通过反萃，将负载有机相中的锂反萃转入水溶液，得到纯度较高的氯化锂水溶液。在该氯化锂水溶液中加入除铁有机萃取剂，去除该氯化锂水溶液中的铁；又通过重力沉降、超声波气浮除油系统，去除该氯化锂水溶液中夹带的浮油；最后通过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装等工序，得到高纯无水氯化锂产品。

9)本发明在萃取锂之前设置了皂化工序，可使含有酰胺类络合萃取剂的萃取有机相再生；引入了变频器闭环流量控制系统可精准控制流量；采用外置式本级回流装置可解决大相比进料引起的相接触面小的问题；设置备台离心萃取机并自动切换技术保证了生产的连续与可靠。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2为本发明的装置简示图(说明：变频器闭环控制流量输入系统设置为所有物料输入前，本图简化成仅洗涤系统输入前)

图中，1-盐酸精制装置、2-压滤机、3-调配罐、4-离心萃取机、40-备台离心萃取机、400-本级回流装置、401-传感器、4A-萃取系统、4B-洗涤系统、4C-反萃系统、4D-皂化系统、5-变频器闭环控制流量输入系统、51-变频调速泵、52-流量计、53-调节阀、54-自动阀、6-除铁系统、7-除油系统、70-重力沉降罐、71-倒“U”型管、8-数据分析系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，具体包括如下步骤：

S1、物料预处理：将卤水进行预处理，去除卤水中的硼酸、固体杂质及悬浮物；

S2、物料调配：在经过预处理后的卤水中，加入浓度为31％的工业盐酸，混合搅拌进行调酸处理，使卤水的PH＝2-3；

S3、多级逆流离心萃取：将调酸后的卤水泵入多级串联的离心萃取机重相入口，同时，将有机萃取剂泵入多级串联的离心萃取机轻相入口；两者的相比控制在油相:水相＝2:1。所述有机萃取剂为N523和TBP按一定比例的混合物，并在其中加入一定量的磺化煤油作为稀释剂和三氯化铁作为协萃剂，充分混匀。有机萃取剂和卤水在多级串联的萃取段离心萃取机内进行多级混合萃取，得到负载有机相和萃余相；

S4、多级逆流洗涤：负载有机相(油相)通过变频器闭环流量控制系统进入洗涤段中多级串联离心萃取机的轻相入口；同时，洗涤剂(水相，反萃段输出的氯化锂溶液中分配出的20％流量)也通过变频器闭环流量控制系统进入多级串联环隙式离心萃取机的重相入口，洗涤段相比控制为油相:水相＝40:1；负载有机相通过洗涤段离心萃取机的洗涤后，去除了含在其中的钙、镁、钾、钠等杂质离子，使负载有机相仅含锂、铁离子；

S5、多级逆流反萃：洗涤后的负载有机相进入反萃段离心萃取机进行多级逆流反萃。洗涤后的负载有机相进入多级串联离心萃取机的轻相入口，反萃剂采用6mol/L的精制盐酸，反萃剂进入离心萃取机的重相入口；负载有机相与反萃剂的相比为油相:水相＝40:1；两相的进入均通过变频器闭环流量控制系统以精准控制进入萃取机的流量。通过反萃后，负载有机相释放出负载的锂、铁离子，得到富锂溶液；并且反萃后获得的富锂溶液中20％的流量作为洗涤剂进入洗涤段，加入负载有机相的洗涤过程，剩下的该溶液进入除铁段，而有机相则进入皂化段进行皂化再生；

S6、皂化：皂化剂采用4mol/L的氢氧化钠溶液，反萃段输出的有机相进入皂化段以去除其中含有的盐酸，两者的相比有机相:碱液＝40:1；皂化后的有机相获得再生，重新返回进入离心萃取段；

S7、除铁：反萃后获得的富锂溶液，20％流量作为洗涤剂返回洗涤段；剩余80％的流量进入除铁段中，加入N523有机溶剂作为除铁萃取剂，并加入磺化煤油作为稀释剂，该段油相:水相＝2:1，去除溶液中的铁离子杂质，获得高纯度的氯化锂溶液；除铁萃取剂通过加入纯水进行反萃，使除铁萃取剂获得再生，并重复利用；

S8、除油：除铁后的氯化锂溶液进入除油段，通过重力及超声波气浮除油系统，去除其中可能夹带的油相，使夹带的油相降低到10ppm以下，进一步提高氯化锂溶液的纯度；

S9、最终，通过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装工序，获得99.995％的高纯度无水氯化锂产品。

其中，S1所述物料预处理方法为：卤水中加入一定量的盐酸，以析出、去除卤水中的硼酸；然后，通过压滤机(2)去除卤水中析出的硼酸、固体杂质及悬浮物，所述压滤机为板框压滤机或厢式压滤机。

S3、S4、S5中所述萃取段、洗涤段、反萃段分别设有3级、5级、4级，依次顺连构成多级串联逆流萃取系统；所述离心萃取机4采用大流量高效环隙式离心萃取机。

该生产工艺还设有实时监测工艺状态的数据分析系统8；所述萃取段、洗涤段、反萃段任一段中均设有备台离心萃取机40，且任一离心萃取机4上均设置有传感器401，传感器401与数据分析系统4实时通讯连接；当出现异常参数时，数据分析系统4自动关闭该异常离心萃取机并将其工位切换为备台离心萃取机40。

并且，S4中所述变频器闭环控制流量输入系统包括通过管道依次顺连、且均与数据分析系统实时通讯连接的变频调速泵51、带流量反馈的流量计52、带位置反馈的调节阀53及自动阀54；变频调速泵51通过变频调速，将流量初步控制在所需要的范围内，结合流量计52进行适时测量，测量值通过信号反馈进入数据分析系统8与所需流量对比，控制调节阀53的开度，使流量进行微量调节。

S5中反萃剂精制盐酸通过蒸发工业盐酸获得，精制后的盐酸中杂质总含量小于50ppm。

当离心萃取机的输入相比超过40:1时，所述离心萃取机4外置有本级回流装置400(参见中国专利文献CN 104771932A)，或者所述离心萃取机4设为自带本级回流装置的离心萃取机(参见中国专利文献CN 104784967A)，通过在离心萃取机内进行本级回流将两相的实际相比控制在4:1～5:1，增加萃取机内相接触面积；。

S6中皂化段设为3级；S7中除铁段设为3级除铁萃取和3级反萃取。

S8中重力及超声波气浮除油系统包括顺次串联的重力除油装置及超声波气浮除油装置。具体的，所述重力除油装置包括3个串联的重力沉降罐70，通过倒置的“U”形管71连通，且倒“U”形管71的最高高度低于上一级油相堰口的高度。

下面结合具体装置(如图2所示)对本发明的工艺流程作出如下的详细说明。

S1、预处理：通过压滤机2对卤水物料进行预处理，去除物料中的硼酸、固体杂质及悬浮物；

S2、调酸：将预处理后的物料加入浓度为31％的工业盐酸，通过调配罐3混合搅拌进行调酸处理，使物料PH＝2；

S3、多级逆流萃取：调酸后的物料进入萃取系统4A中多级串联环隙式离心萃取机4的重相入口，同时，萃取剂进入多级串联环隙式离心萃取机4的轻相入口；两者的相比控制在油相:水相＝2:1，其中，采用高分配比的络合物N523+TBP有机溶剂作为萃取剂，并加入磺化煤油作为稀释剂和三氯化铁作为协萃剂；萃取后，获得负载有机相和萃余相；

S4、多级逆流萃取洗涤：负载有机相(油相)通过变频器闭环流量控制系统进入洗涤系统4B中的多级串联离心萃取机4的轻相入口；同时，洗涤剂(水相，反萃段输出的氯化锂溶液中分配出的20％流量)也通过变频器闭环流量控制系统进入洗涤系统4B中的多级串联环隙式离心萃取机4的重相入口，洗涤系统4B的相比控制为油相:水相＝40:1；两相的进入均通过变频器闭环流量控制系统以精准控制进入萃取机4的流量。负载有机相通过洗涤系统4B离心萃取机4的洗涤后，去除了含在其中的钙、镁及钠等杂质，使负载有机相仅含锂、铁离子；

S5、多级逆流反萃：洗涤后的负载有机相进入反萃系统4C进行多级逆流反萃，具体的，洗涤后的负载有机相进入离心萃取机4的轻相入口，反萃剂为盐酸精制装置提供的、且经调配后获得的6mol/L的精制盐酸，反萃剂进入离心萃取机4的重相入口；负载有机相与反萃剂的相比为油相:水相＝40:1；通过反萃后，负载有机相释放出负载的锂、铁离子，形成氯化锂及三氯化铁溶液；反萃后获得的氯化锂溶液其中20％的流量进入洗涤系统4B，加入负载有机相的洗涤过程，剩下的氯化锂溶液进入除铁系统6，而负载有机相则进入皂化系统4D进行皂化再生；

S6、皂化：通过碱液调配装置向皂化系统4D输入4mol/L的碱液作为皂化剂，反萃系统4C输出的有机相进入皂化系统4D去除盐酸；两者的相比有机相:碱液＝40:1；皂化后的有机相获得再生，分配系数得到恢复，重新循环加入到萃取系统4A中进行多级逆流萃取工艺；

S7、除铁：反萃后获得的氯化锂溶液，20％流量作为洗涤剂返回洗涤系统4B；剩余80％的流量进入除铁系统6中，加入N523有机溶剂作为萃取剂，并加入磺化煤油作为稀释剂，该段油相:水相＝2:1，进行3级除铁萃取，去除溶液中的铁离子杂质，获得高纯度的氯化锂溶液；接着通过加入纯水进行3级反萃，使除铁萃取剂获得再生，并重复利用；

S8、除油：除铁后的氯化锂溶液再通过重力及超声波气浮除油系统7，氯化锂溶液首先进入第1级重力沉降罐70后，因为流量较小，溶液缓慢的在重力沉降罐70内聚集、升高，在此过程中，夹带的油相因密度较小逐渐上浮，水相因密度较大逐渐下沉，产生油水分离。上升的油相最终通过油相堰口进入油相收集腔排走，水相由最低部的排出管通过一定高度的倒“U”型管71进入下一级重力沉降罐70，倒“U”型管71的高度一般低于上一级油相堰口的高度，以使水相在沉降罐内达到一定的液位；进入下一级重力沉降罐70后，仍延续以上油水分离过程，如此反复，通过3级重力沉降后，除铁后的氯化锂溶液中夹带的油相大部分可去除，微量的、100ppm单位左右的杂油进入超声波气浮除油系统，通过超声波的空化作用以及引入的压缩空气产生曝气带来的气浮作用，将乳化的微量油打散、析出，最终通过重力撇油、活性炭过滤器吸附等方式进一步清除，使氯化锂溶液中夹带的油相降低至10ppm以下，进一步提高氯化锂溶液的纯度；

S9、最终，通过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装工序，获得99.995％的高纯度无水氯化锂产品。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1-盐酸精制装置、2-压滤机、3-调配罐、4-离心萃取机、40-备台离心萃取机、400-本级回流装置、401-传感器、4A-萃取系统、4B-洗涤系统、4C-反萃系统、4D-皂化系统、5-变频器闭环控制流量输入系统、51-变频调速泵、52-流量计、53-调节阀、54-自动阀、6-除铁系统、7-除油系统、70-重力沉降罐、71-倒“U”型管、8-数据分析系统等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于,包括如下步骤：

S1、物料预处理：将脱钾钠后的盐湖老卤水进行预处理，去除卤水中的硼酸、固体杂质及悬浮物；

S2、物料调配：在经过预处理后的卤水中，加入浓度为31％的工业盐酸，混合搅拌进行调酸处理，使卤水的PH＝2-3；

S3、多级逆流离心萃取：将调酸后的卤水泵入萃取段多级串联的离心萃取机重相入口，同时，利用含有酰胺类络合萃取剂的有机溶液作为萃取有机相，将该萃取有机相泵入多级串联的离心萃取机轻相入口；两者的相比控制在油相:水相＝2:1。所述含有酰胺类络合萃取剂的有机溶液为N523和TBP的混合物，并在其中加入磺化煤油作为稀释剂以及三氯化铁作为协萃剂，充分混匀。含有酰胺类络合萃取剂的萃取有机相和卤水在多级串联的萃取段离心萃取机内进行多级逆流离心萃取，得到负载有机相和萃余水相；

S4、多级逆流洗涤：步骤S3得到的负载有机相通过变频器闭环流量控制系统进入洗涤段多级串联的离心萃取机轻相入口；同时，洗涤剂(水相，反萃段S5输出的氯化锂溶液中分配出的20％流量)也通过变频器闭环流量控制系统进入多级串联环隙式离心萃取机的重相入口，洗涤段相比控制为油相:水相＝40:1；负载有机相通过洗涤段离心萃取机多级逆流洗涤后，去除含在负载有机相中包括钙、镁、钾、钠的杂质离子，得到高纯度的含锂负载有机相；

S5、多级逆流反萃：洗涤后的含锂负载有机相进入反萃段多级串联离心萃取机的轻相入口，反萃剂采用浓度6mol/L的盐酸，反萃剂进入离心萃取机的重相入口；含锂负载有机相与反萃剂的相比为油相:水相＝40:1；两相的进入均通过变频器闭环流量控制系统以控制进入萃取机的流量。通过多级逆流反萃后，将负载有机相中的锂反萃转入水溶液，得到高纯度氯化锂富锂水溶液。反萃后获得的富锂水溶液中20％的流量作为洗涤剂进入洗涤段，加入负载有机相的洗涤过程，剩下的该溶液进入除铁段，而反萃后的有机相则进入皂化段进行皂化再生；

S6、皂化：皂化剂采用4mol/L的氢氧化钠溶液，反萃段输出的有机相进入皂化段以去除其中含有的盐酸，两者的相比有机相:碱液＝40:1；皂化后的有机相获得再生，重新返回进入离心萃取段；

S7、除铁：反萃后获得的富锂水溶液，20％流量作为洗涤剂返回洗涤段；剩余80％的流量进入除铁段中，加入N523的有机溶剂作为除铁萃取剂，并加入磺化煤油作为稀释剂，该段油相:水相＝2:1，去除反萃后获得的富锂水溶液中的铁离子杂质，获得高纯度的氯化锂水溶液；除铁萃取剂通过加入纯水进行反萃，使除铁萃取剂获得再生，并重复利用；

S8、除油：除铁后的高纯氯化锂水溶液进入除油段，通过重力及超声波气浮除油系统，使夹带的油相降低到10ppm以下，进一步提高氯化锂溶液的纯度；

S9、最终，通过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、包装工序，获得99.995％的高纯度无水氯化锂产品。

2.根据权利要求1所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：S1所述物料预处理方法为：卤水中加入盐酸，以析出、去除卤水中的硼酸；然后，通过压滤机(2)去除卤水中析出的硼酸、固体杂质及悬浮物，所述压滤机为板框压滤机或厢式压滤机。

3.根据权利要求1所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：所述萃取段、洗涤段、反萃段分别设有3级、5级、4级，依次顺连构成多级串联逆流萃取系统；所述离心萃取机(4)采用环隙式离心萃取机。

4.根据权利要求3所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：该生产工艺还设有实时监测工艺运行状态的数据分析系统(8)；所述萃取段、洗涤段、反萃段任意一段中均设有备台离心萃取机(40)，且任一离心萃取机(4)上均设置有传感器(401)，传感器(401)与数据分析系统(8)互为通讯连接；当出现异常参数时，数据分析系统(8)自动关闭该异常离心萃取机并将其工位切换到备台离心萃取机(40)。

5.根据权利要求4所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：S4中所述变频器闭环控制流量输入系统(5)包括通过管道依次顺连且均与数据分析系统(8)通讯连接的变频调速泵(51)、带流量反馈的流量计(52)、带位置反馈的调节阀(53)及自动阀(54)；变频调速泵(51)通过变频调速，将流量初步控制在所需要的范围内，结合流量计(52)进行测量，测量值通过信号反馈进入数据分析系统(8)与所需流量进行对比，控制调节阀(53)的开度，使流量进行微量调节。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：反萃剂精制盐酸可通过蒸发工业盐酸获得，精制后的盐酸中杂质总含量小于50ppm。

7.根据权利要求6所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：当离心萃取机的输入相比超过40:1时，所述离心萃取机(4)外置有本级回流装置(400)，或者所述离心萃取机(4)设为自带本级回流装置的离心萃取机，通过在离心萃取机内进行本级回流，将两相的实际相比控制在4:1-5:1，增加萃取机内相接触面积。

8.根据权利要求7所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：所述皂化段设为3级；除铁段设为3级除铁萃取和3级反萃。

9.根据权利要求8所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：S8中重力及超声波气浮除油系统包括顺次串联的重力除油装置及超声波气浮除油装置。

10.根据权利要求9所述的一种盐湖卤水离心萃取制备高纯无水氯化锂的工艺，其特征在于：所述重力除油装置包括3个串联的重力沉降罐(70)，通过倒“U”形管(71)连通，且倒“U”形管(71)的最高高度低于上一级油相堰口的高度。