[发明专利]一种使用深共晶溶剂提取锂的方法

说明书

本发明提供的一种使用深共晶溶剂提取锂的方法，包括以下步骤：配制深共晶溶剂、提供萃取水相、萃取步骤以及反萃步骤。本发明提供的深共晶溶剂包括摩尔比为1：2、1：1或2：1的氢键供体和氢键受体，不包含稀释剂。在使用深共晶溶剂提取锂的过程中，由于不使用稀释剂，降低了萃取有机相的体积，缩小了设备体积，生产成本低。再者，萃取后深共晶溶剂的锂负载量大、水溶性小，萃取余液中其余组分基本不发生变化，反萃完成后的深共晶溶剂还能循环利用，无三废产生。本发明提供的一种使用深共晶溶剂提取锂的方法，具体工艺只需经过萃取‑反萃，即可得到富锂溶液，工艺简单，易于控制，操作可靠性高，适用范围广，能有效从含锂溶液中分离回收锂。

技术领域

本发明涉及复杂离子锂盐体系回收Li⁺技术领域，具体涉及一种使用深共晶溶剂提取锂的方法。

背景技术

锂是一种碱金属元素，具有比重最轻，化学活性强等特性，金属锂及某些锂的化合物在电池、致冷剂、润滑剂、受控核聚变反应等多方面的应用越来越广泛。锂资源在自然界的赋存形式主要为含锂矿石及卤水资源，我国是一个锂资源大国，同时也是一个锂资源进口大国，锂原料进口大于50％，而国际锂市场高度垄断，2020年以来锂产品市场价格节节攀升，因此锂资源的绿色开发和高效回收是涉及我国能源安全的重要课题。

碳酸锂生产主要原料为锂矿石与盐湖卤水，目前，锂矿石生产碳酸锂主要有酸浸法、碱浸法、盐转相等工艺。参照图1，图1是现有技术中使用酸浸法从β-锂辉石矿中生产碳酸锂的工艺流程示意图。目前盐湖卤水生产碳酸锂主要有吸附法、煅烧法、膜电解法、萃取法等。参照图2，图2是现有技术中使用吸附法从盐湖卤水中生产碳酸锂的工艺流程示意图。

从图1和图2可知，虽然锂矿石生产碳酸锂和盐湖卤水生产碳酸锂的工艺流程前段有所不同，但在生产后端均包含除杂、浓缩、碳酸钠沉淀工艺。在碳酸钠沉淀工艺中，往往是将近饱和的碳酸钠溶液加入到高浓度含锂溶液中，由于碳酸锂溶解度比较低，从而从溶液中析出，粗品碳酸锂经过高温洗涤脱水后得到纯度较高的碳酸锂产品。

在碳酸锂沉淀的过程中由于碳酸锂的Ksp限制，锂离子无法被完全沉淀，沉锂母液中的锂离子浓度大约在1.5g/L～2.2g/L，在部分工艺中，沉锂母液中锂含量甚至占到总产量的20％，造成锂资源利用率的大幅降低，严重制约了碳酸锂生产过程的效率与经济性。

为提高锂资源利用率，需要从沉锂母液中回收锂，现有的从含锂溶液中提取锂的方法包括溶剂萃取法，溶剂萃取法提锂就是利用萃取有机相对锂的特殊提取性能，达到提取锂的目的，其关键就是找到合适的萃取有机相。中国专利申请(申请号：CN201711298057.4)、中国专利申请(申请号：CN201711295127.0)和中国专利申请(申请号：CN201711298395.8)均提出了溶剂萃取法从含锂溶液中提取锂的工艺，但其中所提到的萃取有机相均需要加入煤油作为稀释剂，存在以下问题：(1)萃取有机相中萃取剂有效浓度较低导致萃取后萃取剂锂负载量低，约为0.5g/L～2g/L；(2)萃取有机相萃取金属离子形成的络合物在稀释剂中的溶解度相对较低，在运行中极易出现三相，不利于连续生产。

发明内容

针对现有技术中使用溶剂萃取法提取锂中使用的萃取有机相中含有稀释剂不足，本发明提供了一种使用深共晶溶剂提取锂的方法，该方法具有锂负载量大，锂萃取效率高，生产成本低以及工艺简单的优点。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种使用深共晶溶剂提取锂的方法，包括以下步骤：

配制深共晶溶剂：将氢键供体与氢键受体按摩尔比为1：2、1：1或2：1的比例混合，40℃～60℃条件下搅拌形成均一相，冷却至室温得到深共晶溶剂；其中，所述氢键供体为具有吸电子取代基的β-二酮类化合物，所述氢键受体为含P＝O和/或N＝O的具有给电子性且能形成氢键基团的化合物；