[发明专利]一种萃取剂及其在锂铷铯提取中的应用

说明书

本发明涉及一种萃取剂及其在锂铷铯提取中的应用，所述萃取剂包括如式I或式II所示结构的化合物；所述应用包括以下步骤：(1)萃取剂与稀释剂混合组成萃取体系，在碱性条件下与含碱金属的料液混合进行萃取；(2)萃取后得到的有机相与反萃液混合，反萃到水相；(3)得到的所述水相进行沉淀或加热处理，分离得到含碱金属的化合物或富集物。本发明所述萃取剂的合成步骤简单、合成原料来源广泛、萃取剂水溶性低、稳定性强，可减轻环境污染、降低成本；将其用于锂铷铯提取中可高效提取有价金属Li、Rb和Cs，且与大量的Na⁺、K⁺或NH₄⁺杂质分开，有价金属Li、Rb和Cs的回收率高、产品纯度高，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及化工分离技术领域，具体涉及一种萃取剂及其在锂铷铯提取中的应用。

背景技术

锂、铷和铯是宝贵的稀有元素，同属于第一主族元素，常与钠、钾共存于矿石和卤水中。随着电池和先进材料的快速发展，生产中Li、Rb和Cs的消费量迅速增长，其中Li从2011年的约15万吨(以碳酸锂计)增长到现在的约50万吨；而Rb和Cs的总消费量也从不足千吨(以金属盐计)增长到近万吨。Li、Rb和Cs提取过程中产生的高价金属离子，尤其是二价金属离子可以通过沉淀、膜分离等技术进行分离去除，但大量一价离子Na⁺和K⁺难以去除。例如在锂云母矿盐焙烧水浸后，得到含Li、Na、K、Rb和Cs的料液；我国西藏地区储量丰富的碳酸型盐湖中含有Li、Rb、Cs宝贵资源以及大量的Na⁺和K⁺杂质；二次三元电池材料回收过程中经过氧化浸出后得到含Ni、Co、Mn和Li的浸液，萃取Ni、Co和Mn后剩下含Li的溶液，萃取过程中如果采用氨水中和，溶液中还会含有大量的NH₄⁺。因此，为获得高纯度Li、Rb和Cs的产品，实现Li、Rb和Cs与其它一价金属离子Na⁺、K⁺或NH₄⁺高效分离具有重要的意义。

目前已有多篇文献中报道采用溶剂萃取法从含有Na、K、Li、Rb或Cs等碱金属离子的溶液中回收Li，CN107779612A公开了一种从碱性卤水中提取锂的工艺，该工艺采用三氟甲基双酮类化合物和中性磷类化合物构成的复合协同萃取体系从碱性含锂卤水中萃取锂，经过萃取-洗涤-反萃-再生全流程工艺实现反萃液中锂的富集和有机相的循环利用。但该方法协同体系的组成复杂，其中含氟萃取剂易危害环境，有机相需耗碱再生，工艺流程长。CN111057848A公开了一种采用溶剂萃取法从含锂溶液中提取锂的方法，采用十二烷基苯基-甲基-β-二酮和三辛基/己基氧化膦组成的复合协同萃取体系从含锂和一价金属杂质溶液中分离锂，反萃得到高纯含锂溶液可进一步制备不同种类锂盐产品。该方法工艺流程短，减轻了环境污染，但该方法采用的复合萃取体系同样十分复杂。CN110656239B公开了一种萃取-反萃分离纯化提取锂的方法，采用酮类螯合物和中性磷类化合物组成的复合萃取体系在较高pH值下分离锂和一价杂质，再通过气-液-液三相连续反萃，反萃液热处理后得到锂产品。以上方法均采用了组成复杂的复合萃取体系，虽能实现了Li和一价杂质Na、K的有效分离，却不能综合利用碱性溶液中Rb和Cs等有价金属，造成资源浪费。

CN107460344A公开了一种萃取盐湖卤水中铷和铯的方法，该方法采用碱性溶液皂化的t-BAMBP有机相对盐湖卤水中的Cs和Rb进行萃取，负载有机相反萃后得到含Cs和Rb的反萃液和空白有机相，该方法虽然可以实现卤水中Rb、Cs与杂质K的分离，但不能同时回收卤水中的Li资源。

鉴于上述文献存在的问题，实现Li、Rb和Cs的高回收率、高产品纯度以及实现萃取工艺流程短、成本低和易产业化生产是目前亟需解决的问题，因此，需开发一种萃取剂并应用于从含有大量Na⁺、K⁺或NH₄⁺杂质的料液中高选择性的萃取Li、Rb和Cs是十分有必要的。

发明内容