一种从高镁含锂卤水中提取锂盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工分离技术领域，具体涉及一种从高镁含锂卤水中提取锂盐的方法。
【背景技术】
[0002]环境的污染以及石油储量的减少，能源危机已日益威胁社会的稳定可持续发展，锂作为一种高能量密度的电能载体，已成为减少环境污染，改变能源结构的战略金属，被称为“二十一世纪的能源金属”，工业味精，战略地位显著。目前高纯锂盐在电子新材料和新能源等高新技术领域的应用不断扩大，在锂电池，医药等行业有广泛的应用，锂动力汽车的兴起，使得对纯锂盐的需求更加紧迫。盐湖锂资源占全球锂储量的60%以上，盐湖卤水中锂资源的利用是世界各国的开发热点，我国盐湖锂资源丰富，盐湖锂资源的开发利用对我国具有重要的战略意义。盐湖卤水中高纯锂盐的开发更有效的利用盐湖锂资源。
[0003]目前萃取法是盐湖卤水锂提取的有效方法，目前萃取法从盐湖卤水中提起锂的工艺技术相关专利有:1963年Robert D就采用尿素酮类萃取剂从碳酸盐湖中提取锂(US3306712A); 1987年中国科学院青海盐湖研究所黄师强等人以磷酸三丁酯为萃取体系从盐湖卤水中提取锂(CN1005145B);江南大学李在均采用TBP-离子液体萃取体系分离盐湖卤水中锂(CNlO17678 0A);中国科学院盐湖研究所李海明以TBP-CON-KS萃取体系分离卤水中的锂离子(CN101698488A);中国科学院有机化学研究所还有以TBP和酰胺类萃取体系分离卤水中锂离子的研究(CN201210164159)。针对以上专利的研究，我国高锂镁比的卤水中锂资源的提取，萃取法是有效的分离方法，其中萃取法中磷酸三丁酯(TBP)的萃取体系其萃取方法较为有效，该方法大致采用萃取-反萃工艺过程，其中专利CN87103431报道了萃取-洗涤-反萃-洗酸工艺分离卤水锂资源，专利CN201210055323在专利CN87103431的基础上增加了碱金属氯化物或碱土金属转相的工艺。
[0004]但是上述萃取工艺，控制点较复杂，萃取剂再生后萃取性能不稳定，导致卤水锂的回收率波动较大，进而降低了回收率，同时由于萃取效率的不稳定而影响工艺后期的洗涤和反萃，造成了产品浓度和纯度不稳定;然而由于模糊不确定的工艺控制，整个工艺流程存在从流量到产品以及锂的回收率不稳定等亟待解决的问题，在实现规模化应用的过程中仍有大量的工作需要进行。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，提供一种从高镁含锂卤水中提取锂盐的方法，解决现有技术中控制过程复杂，再生萃取性能不稳定，工艺产品不稳定的技术问题。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0007]—种从高镁含锂卤水中提取锂盐的方法，该方法包括如下步骤:
[0008]萃取步骤，将磷酸三丁酯萃取体系与高镁含锂卤水以及碱性溶液混合，进行锂的萃取，得到负载锂的萃取体系和萃取后水相；
[0009]交换步骤，采用锂盐水溶液与前述负载锂的萃取体系混合，以去除负载锂的萃取体系中的杂质，得到负载高纯锂的萃取体系和交换后水相；
[0010]反萃步骤，将前述负载高纯锂的萃取体系与酸溶液进行反萃，得到含锂盐的水相，水相蒸干后获得锂盐。
[0011]进一步地，所述反萃步骤后还包括:
[0012]萃取体系再生步骤，将碱性溶液与所述反萃步骤中获得的萃取相以及所述萃取步骤中获得的萃取后水相混合，获得再生后的萃取体系和再生后水相;所述再生后的萃取体系能够循环用于萃取步骤。
[0013]优选地，所述稀释剂为磺化煤油，航空汽油或芳香烃。
[0014]优选地，所述磷酸三丁酯萃取体系的制备方法为:将磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液与氯化铁的盐酸溶液进行混合，静止后得到有机相和水相，分离所述有机相即制得所述磷酸三丁酯萃取体系。
[0015]优选地，所述磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液中，磷酸三丁酯的体积浓度为30%?100% ;氯化铁在盐酸溶液中的浓度为0.5?4mol/L;磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液与氯化铁的盐酸溶液混合时体积比为0.1?10，混合时间为l-30min。
[0016]优选地，所述萃取步骤和萃取体系再生步骤中采用的碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，浓度为2mo I /L?I Omo I /L。
[0017]优选地，所述萃取步骤中，通过控制碱性溶液的加入，控制萃取后水相的氢离子浓度为 0.001?0.2mol/L。
[0018]优选地，所述萃取体系再生步骤中，通过控制碱性溶液的加入，控制再生后水相的氢离子浓度为0.001?0.5mol/L。
[0019]优选地，所述交换步骤中的锂盐水溶液中锂浓度为0.l-5mol/L，采用的锂盐为氯化锂、硫酸锂或硝酸锂中的一种或几种。
[0020]优选地，所述萃取步骤，交换步骤，反萃步骤和萃取体系再生步骤采用萃取塔设备或膜接触器实现萃取，交换，反萃和萃取体系再生。
[0021 ]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0022]I，针对现有技术中采用TBP萃取剂对高镁含锂卤水进行萃取的工艺方法进行改进，本发明采用控制萃取步骤和萃取体系再生步骤中添加碱溶液的量，控制萃取后水相的酸度以及萃取体系再生后水相的酸度，从而实现萃取过程和萃取体系再生过程的稳定以及萃取体系的循环应用，保证含锂卤水萃取工艺过程的稳定进行，通过本发明的工艺方法获得的锂的回收率稳定在70-99 %之间，最终产品纯度可控制在80-99.9 %之间。
[0023]2，本发明是通过控制碱溶液的加入量，稳定萃取步骤和萃取剂再生步骤的水相酸度来稳定萃取和萃取体系再生步骤的运行，进一步稳定萃取工艺的循环进行，这种工艺方法解决了现有技术中萃取过程难以控制和萃取体系再生不稳定的工艺问题。
[0024]3，通过将萃取体系再生步骤和萃取步骤的水相作为控制点，实现再生萃取体系稳定，进而萃取含锂卤水中的锂以及反萃获得稳定的产品；不需要其他控制步骤即可实现工艺过程稳定，相对于其他含锂卤水中锂的提取方法，控制过程简单有效，锂的回收率稳定，产品纯度稳定。
【具体实施方式】
[0025]具体实施例中采用的高镁含锂卤水如果含有硼离子，需要预先进行硼锂分离。如果含有其他杂质，可先进行预处理去除部分杂质。
[0026]实施例1
[0027]磷酸三丁酯萃取体系的制备:磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液，再与氯化铁的盐酸溶液进行混合，静止得到有机相和水相，分离有机相即为磷酸三丁酯萃取体系;得到的磷酸三丁酯萃取体系进行首次萃取步骤。在磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液中，磷酸三丁酯的体积浓度为50%，稀释剂为磺化煤油;氯化铁的盐酸溶液中，氯化铁的浓度为2mol/L，磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液与氯化铁的盐酸溶液混合的体积比为4，混合时间为lOmin。
[0028]萃取步骤:采用分液漏斗加入高镁含锂卤水(Mg/Li= 15摩尔比，氢离子的浓度为0.01)作为水相;磷酸三丁酯萃取体系和5mol/L的氢氧化钠水溶液混合作为有机相，两相进行两级逆流串级萃取。通过调节氢氧化钠水溶液的加入量，控制萃取后水相的酸度(c [ H+ ])为0.03mol/L。
[0029]交换步骤:萃取步骤得到的负载锂的萃取体系与3mol/L的氯化锂溶液，相比10:1进行两级串级逆流混合，获得交换后负载高纯锂的萃取体系。
[0030]反萃步骤:负载高纯锂的萃取体系再与7M盐酸进行2级逆流串级反萃，反萃后水相作为产品。
[0031]萃取体系再生步骤:将反萃步骤获得的萃取体系、5mol/L的氢氧化钠水溶液以及萃取步骤中获得的水相进行混合，静止后分层为有机相和水相，分离有机相即为再生后的萃取体系。通过调节氢氧化钠水溶液的加入量，控制该步骤中的水相酸度(c[H+])为
0.8mol/L0
[0032]采用再生后的萃取体系循环进行萃取，交换，反萃。工艺循环进行8次，卤水锂的萃取率稳定在80-85%之间，产品氯化锂的纯度稳定在90-94%之间。
[0033]实施例2
[0034]磷酸三丁酯萃取体系的制备:磷酸三丁酯与稀释剂混合溶液与氯化铁的盐酸溶液进行混合，静止得到有机相和水相，分离有机相即为磷酸三丁酯萃取体系;得到的磷酸三丁酯萃取体系进行首次萃取步骤。在磷酸三丁酯和稀释剂的混合溶液中，磷酸三丁酯的体积浓度为80%，稀释剂为磺化煤油；氯化铁的盐酸溶液中，氯化铁的浓度为2.2mol/L，磷酸三丁酯与稀释剂混合溶液与氯化铁的盐酸溶液混合的体积比为4，混合时间为3min。
[0035]萃取步骤:采用分液漏斗加入高镁含锂卤水(Mg/Li= 15摩尔比，氢离子的浓度为
0.01)作为水相;磷酸三丁酯萃取体系和5mol/L的氢氧化钠水溶液混合作为有机相，两相进行两级逆流串级萃取。通过调节氢氧化钠水溶液的加入量，控制萃取后水相的酸度(c [ H+ ])为0.0lmol/L。
[0036]交换步骤:萃取步骤得到的负载锂的萃取体系与4mol/L的氯化锂溶液，相比10:1进行两级串级逆流混合，获得交换后负载高纯锂的萃取体系。
[0037]反萃步骤:负载高纯锂的萃取体系再与7M盐酸进行2级逆流串级反萃，反萃后水相作为产品。
[0038]萃取体系再生步骤:将反萃步骤获得的萃取体系、5mol/L的氢氧化钠水溶液以及萃取步骤获得的水相进行混合，静止后分层为有机相和水相，分离有机相即为再生后的萃取体系。通过调节氢氧化钠水溶液的加入量，控制萃取后水相的酸度(c[H+])为0.lmol/L。
[0039]采用再生后的萃取体系循环进行萃取、交换(水相则采用上一循环