CN110697742B - 一种制备4n级硝酸镁溶液的方法 - Google Patents

一种制备4n级硝酸镁溶液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法以硝酸镁富集物溶液为料液、P507为萃取剂、TBP为改性剂，由满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe、满载分馏萃取分离LiNa/Mg和分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe三个步骤组成，直接制备4N级硝酸镁溶液。目标产品4N级氯化镁溶液的纯度为99.991%～99.997%，镁的收率为96%～98%。本发明具有产品纯度高、镁的收率高、试剂消耗少、分离效率高、工艺流程短、生产成本低等优点。

Description

一种制备4N级硝酸镁溶液的方法
技术领域
本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法，具体涉及以硝酸镁富集物溶液为料液、P507为萃取剂、TBP为改性剂，分离除去料液中的锂、钠、钙、铅、铝、铁等金属元素，以及分离除去氯、硅、硫等非金属元素，直接制备4N级硝酸镁溶液。本发明的具体技术领域为4N级硝酸镁的制备。
背景技术
轻烧氧化镁常指菱镁矿、水镁石、斜方云石、水菱镁矿、白云石、蛇纹石等在700℃～1000℃灼烧后所获得含量为87％～96％氧化镁富集物(或称为工业粗产品)。由于海水和盐湖卤水中镁离子浓度不低，在提取溴、锂之后通常用石灰乳沉淀源自海水和盐湖卤水中的镁而获得氢氧化镁富集物。毫无疑问，上述氧化镁富集物或氢氧化镁富集物溶于硝酸后获得硝酸镁富集物溶液，该硝酸镁富集物溶液称为制备纯度≥2N级硝酸镁的重要原料。但是，硝酸镁富集物溶液中含有较高的钠、钙、铅、铝和铁等金属杂质(氢氧化镁富集物溶于硝酸后获得硝酸镁富集物溶液中的锂含量相对较高)，以及氯、硅和硫等非金属杂质。如果采用常用的沉淀、吸附等常规方法分离除去硝酸镁富集物溶液中的金属杂质(锂、钠、钙、铅、铝、铁等)以及非金属杂质(氯、硅和硫等)，那么不但分离除杂的成本较高，而且硝酸镁的纯度通常只能达到2N级。
由此可知，目前尚无直接从硝酸镁富集物溶液中制备4N级硝酸镁的方法。就制备4N级硝酸镁而言，技术难点在于分离除去硝酸镁富集物溶液中的钙、铅等金属杂质元素。本发明针对制备4N级硝酸镁所存在的关键技术问题和技术难点，建立了一种高效地分离硝酸镁富集物溶液中金属和非金属杂质，直接制备4N级硝酸镁溶液的方法。
发明内容
本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法针对目前尚无直接从硝酸镁富集物溶液中制备4N级硝酸镁的方法，提供一种从硝酸镁富集物溶液中直接制备4N级硝酸镁溶液的方法。
本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法，以硝酸镁富集物溶液为料液、2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯己基膦酸(简称P507)为萃取剂、磷酸三丁酯(简称TBP)为改性剂，分离除去料液中的锂、钠、钙、铅、铝、铁等金属元素，以及分离除去氯、硅、硫等非金属元素，直接制备4N级硝酸镁溶液。
本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法由3个步骤段组成，分别为满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe、满载分馏萃取分离LiNa/Mg和分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe；满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取段实现LiNaMg/CaPbAlFe分离，洗涤段实现LiNa/MgCaPbAlFe分离；满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe以满载分馏萃取分离LiNa/Mg进料级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe进料级获得的平衡水相为洗涤剂。满载分馏萃取分离LiNa/Mg与分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe直接串联；满载分馏萃取分离LiNa/Mg的出口有机相用作分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相，直接进入分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的第1级；分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的第1级出口水相用作满载分馏萃取分离LiNa/Mg的洗涤剂。
本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法的3个步骤具体如下：
步骤1：满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe
步骤1为满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe，萃取段实现LiNaMg/CaPbAlFe分离，洗涤段实现LiNa/MgCaPbAlFe分离。以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，硝酸镁富集物溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P507有机相从第1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，硝酸镁富集物溶液从进料级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相从最后1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系。从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离LiNa/Mg的料液；从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载镁钙铅铝铁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离LiNa/Mg
步骤2为满载分馏萃取分离LiNa/Mg，分离除去硝酸镁溶液中的金属元素杂质锂和钠，以及非金属元素杂质氯、硅和硫。以皂化P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液为洗涤剂。皂化P507有机相为萃取有机相从第1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液从进料级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液从最后1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系。从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸锂和硝酸钠混合溶液；分取LiNa/Mg满载分馏萃取体系进料级的平衡负载P507有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取有机相；从LiNa/Mg满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载镁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe
步骤3为分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe，实现镁与钙、铅、铝、铁的分离。以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁的P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁的P507有机相从第1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相从进料级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从最后1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系。从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品4N级硝酸镁溶液，分取4N级硝酸镁溶液用作步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系进料级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的洗涤剂；从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P507有机相，经反萃后回收有价元素。
所述的P507有机相为P507与TBP的煤油溶液，其中P507的浓度为1.0mol/L，TBP的浓度为0.05mol/L。使用时，采用氨皂化对P507有机相进行皂化而获得皂化P507有机相。
所述的硝酸镁富集物溶液中的相关元素浓度分别为：Cl1.0 g/L～5.0g/L、Si0.010 g/L～0.030g/L、S0.010 g/L～0.030g/L、Li0.10 g/L～0.30g/L、Na0.10 g/L～0.50g/L、Mg50.0 g/L～70.0g/L、Ca1.0 g/L～5.0g/L、Pb0.010g/L～0.030g/L、Al0.10 g/L～0.50g/L、Fe 0.10g/L～0.30g/L。
所述的4N级硝酸镁溶液中的相关元素浓度分别为：Cl0.00010 g/L～0.00050g/L、Si0.00010 g/L～0.00030g/L、S0.00010 g/L～0.00030g/L、Li0.00010 g/L～0.00030g/L、Na0.00010 g/L～0.00050g/L、Mg68.0 g/L～72.0g/L、Ca0.0010 g/L～0.0050g/L、Pb0.00010 g/L～0.00030g/L、Al0.00010g/L～0.00030g/L、Fe 0.00010g/L～0.00030g/L。
本发明的有益效果：1)从硝酸镁富集物溶液中直接获得4N级硝酸镁溶液。4N级硝酸镁溶液通过浓缩结晶或沉淀等后处理，可以获得4N级硝酸镁晶体、4N级磷酸镁晶体等一系列4N级含镁化合物。2)产品纯度高，镁的收率高：目标产品4N级硝酸镁溶液的纯度为99.991％～99.997％，镁的收率为96％～98％。3)试剂消耗少：满载分馏萃取分离LiNa/Mg的出口有机相用作分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相，直接进入分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的第1级，节约了分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的皂化碱。分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的第1级出口水相用作满载分馏萃取分离LiNa/Mg的洗涤剂，节约了满载分馏萃取分离LiNa/Mg的洗涤酸。4)分离效率高：3个分离段(满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe、满载分馏萃取分离LiNa/Mg、分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe)分离除去了硝酸镁富集物溶液中的锂、钠、钙、铅、铝、铁等金属杂质，以及氯、硅、硫等非金属杂质。5)工艺流程短：从硝酸镁富集物溶液直接制备4N级硝酸镁的方法由3个分离段组成。满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe以满载分馏萃取分离LiNa/Mg进料级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，因此满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe不需要皂化段；分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe进料级获得的平衡水相为洗涤剂，因此满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe不需要反萃段。满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe与满载分馏萃取分离LiNa/Mg共享一个皂化段。满载分馏萃取分离LiNa/Mg的出口有机相用作分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相，因此分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe不需要皂化段。满载分馏萃取分离LiNa/Mg的出口有机相用作分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相，因此满载分馏萃取分离LiNa/Mg不需要反萃段。6)生产成本低：分离效率高，工艺流程短，试剂消耗少。
附图说明
图1：本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法的工艺流程示意图。
图1中，LOP表示负载有机相；W表示洗涤剂；4N Mg表示4N级硝酸镁溶液。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种制备4N级硝酸镁溶液的方法作进一步描述。
实施例1
P507有机相为P507与TBP的煤油溶液，其中P507的浓度为1.0mol/L，TBP的浓度为0.05mol/L。使用时，采用氨皂化对P507有机相进行皂化而获得皂化P507有机相。
硝酸镁富集物溶液中的相关元素浓度分别为：Cl1.0 g/L、Si0.010 g/L、S0.010g/L、Li0.10 g/L、Na0.10 g/L、Mg50.0 g/L、Ca1.0 g/L、Pb0.010 g/L、Al0.10 g/L、Fe0.10g/L。
步骤1：满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe
以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第18级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，硝酸镁富集物溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第40级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第18级获得的平衡负载P507有机相从第1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，硝酸镁富集物溶液从第12级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第40级获得的平衡水相从第26级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系。从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离LiNa/Mg的料液；从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第26级出口有机相获得负载镁钙铅铝铁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离LiNa/Mg
以皂化P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液为洗涤剂。皂化P507有机相为萃取有机相从第1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液从第18级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液从第44级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系。从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸锂和硝酸钠混合溶液；分取LiNa/Mg满载分馏萃取体系第18级的平衡负载P507有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取有机相；从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第44级出口有机相获得负载镁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe
以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第44级获得的负载镁的P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第26级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第44级获得的负载镁的P507有机相从第1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第26级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相从40级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从第54级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系。从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品4N级硝酸镁溶液，分取4N级硝酸镁溶液用作步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第40级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的洗涤剂；从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第54级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P507有机相，经反萃后回收有价元素。
4N级硝酸镁溶液中的相关元素浓度分别为：Cl0.00010 g/L、Si0.00010g/L、S0.00010 g/L、Li0.00010 g/L、Na0.00010 g/L、Mg68.0 g/L、Ca0.0010 g/L、Pb0.00010 g/L、Al0.00010 g/L、Fe 0.00010g/L。硝酸镁溶液的纯度为99.997％，镁的收率为96％。
实施例2
P507有机相为P507与TBP的煤油溶液，其中P507的浓度为1.0mol/L，TBP的浓度为0.05mol/L。使用时，采用氨皂化对P507有机相进行皂化而获得皂化P507有机相。
硝酸镁富集物溶液中的相关元素浓度分别为：Cl3.0 g/L、Si0.020 g/L、S0.020g/L、Li0.20 g/L、Na0.30 g/L、Mg60.0 g/L、Ca3.0 g/L、Pb0.020 g/L、Al0.30 g/L、Fe0.20g/L。
步骤1：满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe
以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第18级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，硝酸镁富集物溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第40级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第18级获得的平衡负载P507有机相从第1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，硝酸镁富集物溶液从第14级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第40级获得的平衡水相从第28级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系。从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离LiNa/Mg的料液；从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第28级出口有机相获得负载镁钙铅铝铁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离LiNa/Mg
以皂化P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液为洗涤剂。皂化P507有机相为萃取有机相从第1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液从第18级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液从第46级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系。从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸锂和硝酸钠混合溶液；分取LiNa/Mg满载分馏萃取体系第18级的平衡负载P507有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取有机相；从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第46级出口有机相获得负载镁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe
以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第46级获得的负载镁的P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第28级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第46级获得的负载镁的P507有机相从第1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第28级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相从40级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从第52级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系。从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品4N级硝酸镁溶液，分取4N级硝酸镁溶液用作步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第40级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的洗涤剂；从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第52级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P507有机相，经反萃后回收有价元素。
4N级硝酸镁溶液中的相关元素浓度分别为：Cl0.00030 g/L、Si0.00020g/L、S0.00020 g/L、Li0.00020 g/L、Na0.00030 g/L、Mg70.0 g/L、Ca0.0030 g/L、Pb0.00020 g/L、Al0.00020 g/L、Fe 0.00020g/L。硝酸镁溶液的纯度为99.994％，镁的收率为97％。
实施例3
P507有机相为P507与TBP的煤油溶液，其中P507的浓度为1.0mol/L，TBP的浓度为0.05mol/L。使用时，采用氨皂化对P507有机相进行皂化而获得皂化P507有机相。
硝酸镁富集物溶液中的相关元素浓度分别为：Cl5.0 g/L、Si0.030 g/L、S0.030g/L、Li0.30 g/L、Na0.50 g/L、Mg70.0 g/L、Ca5.0 g/L、Pb0.030 g/L、Al0.50 g/L、Fe0.30g/L。
步骤1：满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe
以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第16级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，硝酸镁富集物溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第38级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第16级获得的平衡负载P507有机相从第1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，硝酸镁富集物溶液从第14级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第38级获得的平衡水相从第30级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系。从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离LiNa/Mg的料液；从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第30级出口有机相获得负载镁钙铅铝铁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离LiNa/Mg
以皂化P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液为洗涤剂。皂化P507有机相为萃取有机相从第1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液从第16级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液从第46级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系。从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸锂和硝酸钠混合溶液；分取LiNa/Mg满载分馏萃取体系第14级的平衡负载P507有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取有机相；从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第46级出口有机相获得负载镁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe
以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第46级获得的负载镁的P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第30级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系第46级获得的负载镁的P507有机相从第1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第30级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相从38级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从第50级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系。从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品4N级硝酸镁溶液，分取4N级硝酸镁溶液用作步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第38级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的洗涤剂；从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第50级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P507有机相，经反萃后回收有价元素。
4N级硝酸镁溶液中的相关元素浓度分别为：Cl0.00050 g/L、Si0.00030g/L、S0.00030 g/L、Li0.00030 g/L、Na0.00050 g/L、Mg72.0 g/L、Ca0.0050 g/L、Pb0.00030 g/L、Al0.00030 g/L、Fe0.00030 g/L。硝酸镁溶液的纯度为99.991％，镁的收率为98％。

Claims (4)

1.一种制备4N级硝酸镁溶液的方法，其特征在于：所述的方法以硝酸镁富集物溶液为料液、P507为萃取剂、TBP为改性剂，分离除去料液中的金属元素锂、钠、钙、铅、铝、铁，以及分离除去非金属元素氯、硅、硫，直接制备4N级硝酸镁溶液；由3个步骤段组成，分别为满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe、满载分馏萃取分离LiNa/Mg和分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe；满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取段实现LiNaMg/CaPbAlFe分离，洗涤段实现LiNa/MgCaPbAlFe分离；满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe以满载分馏萃取分离LiNa/Mg进料级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe进料级获得的平衡水相为洗涤剂；满载分馏萃取分离LiNa/Mg与分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe直接串联；满载分馏萃取分离LiNa/Mg的出口有机相用作分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相，直接进入分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的第1级；分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的第1级出口水相用作满载分馏萃取分离LiNa/Mg的洗涤剂；
3个步骤具体如下：
步骤1：满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe
步骤1为满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe，萃取段实现LiNaMg/CaPbAlFe分离，洗涤段实现LiNa/MgCaPbAlFe分离；以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P507有机相为萃取有机相，硝酸镁富集物溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相为洗涤剂；步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P507有机相从第1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，硝酸镁富集物溶液从进料级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相从最后1级进入LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系；从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离LiNa/Mg的料液；从LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载镁钙铅铝铁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的料液；
步骤2：满载分馏萃取分离LiNa/Mg
步骤2为满载分馏萃取分离LiNa/Mg，分离除去硝酸镁溶液中的金属元素杂质锂和钠，以及非金属元素杂质氯、硅和硫；以皂化P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液为料液，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液为洗涤剂；皂化P507有机相为萃取有机相从第1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Li、Na、Cl、Si和S的硝酸镁溶液从进料级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系，步骤3之Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的4N级硝酸镁溶液从最后1级进入LiNa/Mg满载分馏萃取体系；从LiNa/Mg满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸锂和硝酸钠混合溶液；分取LiNa/Mg满载分馏萃取体系进料级的平衡负载P507有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的萃取有机相；从LiNa/Mg满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载镁的P507有机相，用作步骤3分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe的萃取有机相；
步骤3：分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe
步骤3为分馏萃取分离Mg/CaPbAlFe，实现镁与钙、铅、铝、铁的分离；以步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁的P507有机相为萃取有机相，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸；步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁的P507有机相从第1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之LiNaMg/MgCaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载镁钙铅铝铁的P507有机相从进料级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从最后1级进入Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系；从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品4N级硝酸镁溶液，分取4N级硝酸镁溶液用作步骤2之LiNa/Mg满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系进料级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离LiNaMg/MgCaPbAlFe的洗涤剂；从Mg/CaPbAlFe分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P507有机相。
2.根据权利要求1所述的一种制备4N级硝酸镁溶液的方法，其特征在于：所述的P507有机相为P507与TBP的煤油溶液，其中P507的浓度为1.0mol/L，TBP的浓度为0.05mol/L；使用时，采用氨皂化对P507有机相进行皂化而获得皂化P507有机相。
3.根据权利要求1所述的一种制备4N级硝酸镁溶液的方法，其特征在于：所述的硝酸镁富集物溶液中的相关元素浓度分别为：Cl 1.0g/L～5.0g/L、Si 0.010g/L～0.030g/L、S0.010g/L～0.030g/L、Li 0.10g/L～0.30g/L、Na 0.10g/L～0.50g/L、Mg 50.0g/L～70.0g/L、Ca 1.0g/L～5.0g/L、Pb 0.010g/L～0.030g/L、Al 0.10g/L～0.50g/L、Fe 0.10g/L～0.30g/L。
4.根据权利要求1所述的一种制备4N级硝酸镁溶液的方法，其特征在于：所述的4N级硝酸镁溶液中的相关元素浓度分别为：Cl 0.00010g/L～0.00050g/L、Si 0.00010g/L～0.00030g/L、S 0.00010g/L～0.00030g/L、Li 0.00010g/L～0.00030g/L、Na 0.00010g/L～0.00050g/L、Mg 68.0g/L～72.0g/L、Ca 0.0010g/L～0.0050g/L、Pb 0.00010g/L～0.00030g/L、Al 0.00010g/L～0.00030g/L、Fe 0.00010g/L～0.00030g/L。
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