[发明专利]基于多级振荡的锂同位素的萃取分离方法

说明书

本发明公开了一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离方法，其包括：S1、配制获得有机萃取相；S2、配制获得锂盐溶液相；S3、配制m份交换液；S4、将有机萃取相和锂盐溶液相混合置于离心装置中，在振荡设备中振荡萃取获得萃取富集液；S5、将萃取富集液和第一份交换液混合置于离心装置中，在振荡设备中振荡交换获得第一交换富集液；S6、将第一交换富集液和第二份交换液混合置于离心装置中，在振荡设备中振荡交换获得第二交换富集液；S7、重复步骤S6直至第m份交换液与第m‑1交换富集液完成振荡交换得到富集有⁶Li的第m交换富集液；其中，m为2以上的整数。本发明提供的锂同位素的萃取分离方法，能够有效地提高⁶Li的分离富集丰度。

技术领域

本发明属于锂同位素分离领域，尤其涉及一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离方法。

背景技术

锂(Li)在自然界存在两种稳定的同位素⁶Li和⁷Li，它们的自然丰度(指⁶Li和⁷Li的自然相对百分含量)分别是7.42％和92.58％，这两种同位素在核能源领域都具有极其重要的作用。其中，热中子吸收截面达940b的⁶Li被中子(n)轰击裂变后能生成氚和氦(⁶Li+n→T+⁴He)，所以一定丰度的⁶Li可用作核聚变的原料和其他用途；而热中子吸收截面仅为0.037b的⁷Li对核反应过程的调控和设备的维护有着重要的作用。核聚变供能是利用氘(D)和氚(T)聚合成氦(⁴He)时来放出的巨大能量，据估算，1kg ⁶Li裂变产生氚，用于聚变时所释放的总能量至少可发电10000千瓦，远大于同等质量²³⁵U裂变时所释放的能量。然而，自然界中氚的储存量极其有限，氚的生产必须依靠中子轰击⁶Li来产生与增值。

目前，锂同位素的单级分离方法有很多种，可分为化学法和物理法，其中化学法包括锂汞齐交换法、离子交换色层法、萃取法等；物理法包括电磁法、电子迁移、分子蒸馏和激光分离等。物理法因生产设备昂贵和生产条件苛刻、能耗高但产量小等特点，不适合应用于工业化生产。锂同位素的分离方法中，唯一实现工业化的分离方法只有锂汞齐法，但是此方法中需要用到大量的有毒物质汞，不仅会破坏生态环境，而且还会危害工人们的身体健康，因此，人们迫切希望能够寻找到代替它的方法。

中国专利申请(申请号：201811366815.6)公开了一种锂同位素的分离富集方法，利用多级叠加萃取分离锂同位素，经过10级叠加萃取分离⁶Li的丰度提高到8.39％。该方法中需要使用萃取液重复进行多级萃取，存在着操作复杂、原料成本高等问题，并且多级叠加萃取分离后锂同位素的丰度仍然较小。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离方法，用以提升⁶Li的分离富集丰度。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于多级振荡的锂同位素的萃取分离方法，其包括步骤：

S1、将萃取剂溶解于稀释剂中配制获得有机萃取相；其中，所述萃取剂选自以下式1或式2所示的化合物：

式1和式2的化合物中，R选自碳原子数在0～20的烷基、烷氧基、氨基、硝基或苯基，X为N或O，n为0、1或2；

S2、将锂盐溶解于水中配制获得锂盐溶液相；

S3、配制双三氟甲烷磺酰亚胺、硫酸或者盐酸的水溶液作为交换液，获得m份所述交换液；

S4、将所述有机萃取相和所述锂盐溶液相混合置于离心装置中，在振荡设备中振荡萃取，萃取完成后离心分离去除未反应的锂盐溶液相获得萃取富集液；