CN114570205A - 一种从含碱金属溶液中分离碱金属元素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从含目标碱金属阳离子的复合溶液中提取目标碱金属元素的方法，用半透膜隔离原溶液与提取液，原溶液与提取液的碱金属离子通过半透膜进行离子交换，原溶液的目标碱金属离子透过半透膜与提取液的阴离子结合生成沉淀，液固液分离可以得到目标碱金属的纯净盐。
Description
技术领域
本发明属于金属矿物质提取技术领域，特别是一种从含碱金属的复合溶液中提取碱金属元素制备高纯碱金属盐的技术。
背景技术
从含碱金属的复合溶液中提取碱金属元素通常工艺比较复杂，能耗比较大，成本比较高。如从含锂盐湖卤水中提锂，常规方法有碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、吸附法、溶剂萃取法、膜法，每种方法都有可取之处，但没有一种方法可以同时做到工艺简单、能耗小、成本低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：从含碱金属的复合溶液中采用能耗小的简单工艺低成本提取碱金属元素。
为了实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：用半透膜隔离原溶液与提取液，原溶液与提取液的碱金属离子通过半透膜进行离子交换，原溶液的目标碱金属离子透过半透膜与提取液的阴离子结合生成沉淀，提取液进行固液分离可以得到目标碱金属的纯净盐。
所述复合溶液为含有多种阳离子的水溶液。
所述半透膜为选择性透过膜，即容许溶剂与部分溶质通过，对离子通过具有选择性，一价离子通过容易，二价离子与三价离子通过困难；阳离子通过较阴离子通过容易。所述半透膜可以是阳离子交换膜也可以是纳滤膜。
所述原溶液为含目标碱金属阳离子的溶液，目标碱金属阳离子在溶液中的浓度必须大于浓度N，如果碱金属阳离子在溶液中的浓度不大于浓度N则需要进一步浓缩原溶液使其大于浓度N，N由目标碱金属阳离子与提取液中阴离子形成的难溶盐的溶解度决定，N为目标碱金属难溶盐溶解阳离子浓度的二倍。
所述提取液为含目标碱金属难溶盐阴离子的碱金属可溶盐溶液，如目标碱金属为锂，目标碱金属难溶盐为磷酸锂，含目标碱金属难溶盐阴离子的碱金属可溶盐为磷酸钠，提取液则为磷酸钠溶液。进一步的，如果原溶液总离子浓度过高，提取液则在含目标碱金属难溶盐阴离子的碱金属可溶盐溶液里添加其他可溶碱金属盐来平衡渗透压。
所述原溶液与提取液的碱金属离子通过半透膜进行离子交换为原溶液的目标碱金属离子通过扩散效应透过半透膜到提取液侧，提取液的碱金属阳离子通过扩散效应透过半透膜到原溶液侧。
所述原溶液的目标碱金属离子透过半透膜与提取液的阴离子结合生成沉淀的沉淀为目标碱金属难溶盐。
本发明的有益效果是：1）工艺简单，复合溶液中的目标碱金属离子通过半透膜离子交换一步直接沉淀出目标碱金属的难溶盐；2）生产能耗低，原溶液与提取液的碱金属离子通过半透膜进行离子交换自发进行不需要消耗能量，目标碱金属的沉淀反应也不需要消耗能量；3）成本低，物料消耗少，能源消耗少，人工消耗少。
附图说明
图1为含锂溶液沉淀磷酸锂的示意图，其中1—提锂池，2—提锂池进口，3—提锂池出口，4—含锂溶液，5—半透膜，6—提取液，7—锂离子，8—钠离子，9—磷酸根离子，10—磷酸锂沉淀。
图2为含钾溶液沉淀高氯酸钾的示意图，其中21—提钾反应池，22—提钾反应池进口，23—提钾反应池出口，24—含钾溶液，25—半透膜，26—提取液，27—钾离子，28—钠离子，29—高氯酸根离子，20—高氯酸钾沉淀。
具体实施方式
实施例一
含锂溶液4经提锂池进口2注入提锂池1，含锂溶液4中的锂离子7通过半透膜5进入提取液6，提取液6中的钠离子8通过半透膜5进入原含锂溶液4，通过半透膜5进入提取液6的锂离子7与提取液6中的磷酸根离子9结合生成磷酸锂沉淀10，通过半透膜5进入原含锂溶液4的钠离子8与原含锂溶液4一起从提锂池出口3流出。
所述含锂溶液锂离子浓度需大于0.01g/L：
所述半透膜为纳滤膜；
所述提取液为磷酸钠溶液，磷酸钠溶液浓度根据含锂溶液的总离子浓度调整，确保半透膜二侧的溶液渗透压平衡。
进一步的，含锂溶液为含锂盐湖卤水；
进一步的，含锂盐湖卤水为含锂盐湖老卤；
进一步的，如果含锂溶液的总离子浓度特别高，提取液可以加入硫酸钠来确保半透膜二侧的溶液渗透压平衡。
本发明提锂有四个明显的优点，一是适应高镁锂比的盐湖卤水，镁锂离子靠半透膜的离子选择性通过分离，一价的锂离子可以通过半透膜与钠离子进行交换，二价的镁离子难于通过半透膜；二是纳滤膜只需要进行离子交换，不需要过滤，因此不容易堵塞；三是锂离子通过半透膜不需要外加能量驱动，可以自发进行；四是产物磷酸锂的纯度高。
实施例二
含锂溶液4经提锂池进口2注入提锂池1，含锂溶液4中的锂离子7通过半透膜5进入提取液6，提取液6中的钠离子8通过半透膜5进入原含锂溶液4，通过半透膜5进入提取液6的锂离子7与提取液6中的磷酸根离子9结合生成磷酸锂沉淀10，通过半透膜5进入原含锂溶液4的钠离子8与原含锂溶液4一起从提锂池出口3流出。
所述含锂溶液锂离子浓度需大于0.1g/L：
所述半透膜为阳离子交换膜；
所述提取液为磷酸钠溶液，磷酸钠溶液浓度根据含锂溶液的总离子浓度调整，确保半透膜二侧的溶液渗透压平衡。
进一步的，含锂溶液为含锂盐湖老卤；
进一步的，当含锂溶液为含锂盐湖老卤时，如果含锂溶液的总离子浓度特别高，提取液可以加入硫酸钠来确保半透膜二侧的溶液渗透压平衡。
实施例三
光卤石溶解形成镁钾复合溶液24，复合溶液24经提钾反应池进口22注入提钾反应池21，复合溶液24中的钾离子27通过半透膜25进入提取液26，提取液26中的钠离子28通过半透膜25进入原复合溶液24，通过半透膜25进入提取液26的钾离子27与提取液26中的高氯酸根离子29结合生成高氯酸钾沉淀20，通过半透膜25进入原复合溶液24的钠离子28与原复合溶液24一起从提钾反应池出口23流出。
所述复合溶液钾离子浓度需大于10g/L：
所述半透膜为纳滤膜；
所述提取液为高氯酸钠溶液，高氯酸钠溶液浓度根据复合溶液的总离子浓度调整，确保半透膜二侧的溶液渗透压平衡。
以上是本申请的部分应用举例，从含目标碱金属阳离子的复合溶液中用半透膜进行离子交换再用难溶盐沉淀来提取目标碱金属元素均属本申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种从含目标碱金属阳离子的复合溶液中提取目标碱金属元素的方法，其特征在于用半透膜隔离原溶液与提取液，原溶液与提取液的碱金属离子通过半透膜进行离子交换，原溶液的目标碱金属离子透过半透膜与提取液的阴离子结合生成沉淀，提取液进行固液分离可以得到目标碱金属的纯净盐。
2.如权利要求1所述的从含目标碱金属阳离子的复合溶液中提取目标碱金属元素的方法，其特征在于所述目标碱金属阳离子为锂离子，所述原溶液为含锂溶液，所述提取液为可溶磷酸盐溶液，所述提取液的阴离子为磷酸根离子，所述沉淀为磷酸锂。
3.如权利要求2所述的含锂溶液提取锂的方法，其特征在于所述的所述含锂溶液为含锂盐湖卤水，所述可溶磷酸盐为磷酸钠，所述原溶液与提取液的碱金属离子分别为锂离子与钠离子，所述半透膜为纳滤膜。
4.如权利要求3所述的含锂盐湖卤水提取锂的方法，其特征在于所述的含锂盐湖卤水锂离子含量大于0.01g/L。
5.如权利要求3所述的含锂盐湖卤水提取锂的方法，其特征在于当原溶液总离子浓度过高时，所述磷酸钠溶液还可以添加有硫酸钠。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220603 |
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