[发明专利]一种从高镁锂比盐湖卤水中分离镁和提取锂的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工领域，涉及一种从盐湖卤水中提取锂的技术，尤其涉及到一种从高镁锂比卤水中分离镁和提取锂的方法。

背景技术

近二十年来，锂及其化合物因其优异性能得到日益广泛的应用，全球对锂的需求不断增长，盐湖锂资源占世界锂资源工业储量的69％，其中低镁锂比卤水智利阿塔卡玛型盐湖得以首先开发。我国是一个盐湖资源大国，液态锂资源十分丰富，然而我国大部分盐湖具有镁锂质量比高的特点，如大柴旦、一里坪、东台吉乃尔、西台吉乃尔和察尔汗等盐湖的镁锂质量比都在40～1800以上，镁锂性质的相似性给盐湖资源的开发利用带来困难。要从盐卤中提取锂必须先分离镁，目前卤水中分离锂镁的方法主要有：沉淀法、煅烧法、吸附法和萃取法等。其中沉淀法耗碱量大、锂回收率低，不适合处理含大量碱土金属的卤水及低锂卤水。煅烧法经过喷雾干燥、焙烧和浸取过程，水量蒸发大、能耗高、设备腐蚀严重、副产品出路狭窄。吸附法的关键在于吸附剂，锂离子筛型锰氧、钛氧材料受到重视，但其实际吸附量偏低、渗透性差，存在溶损、造粒问题。相比之下，溶剂萃取法具有可连续操作、富集比高、设备简单、生产量大等优点，关键在于萃取剂的选择和萃取技术的确定。其中磷酸三丁酯(TBP)和FeCl₃共萃体系曾被重点研究，如文献CN87103431A中所述，其工艺瓶颈在于卤水萃取要在酸性条件下进行，Li⁺的反萃要求用6～9mol/L盐酸溶液，萃取中有乳化现象及第三相出现，因此至今未见工业化报道。Zhou等人采用ZnCl₂、CrCl₃作共萃剂在3种稀释剂下对TBP的萃取行为进行研究，但未取得改进效果(Zhou Z.-Y.，Qin W.，Fei W.-Y..J.Chem.Eng.Data，2011，56，3518-3522)。而在文献CN101698488A和CN102275956A中使用TBP的同时采用酰胺、醇或酮作助萃剂，仍然采用FeCl₃共萃剂和酸性条件下反萃提锂，需使铁盐一直留存于有机相中，技术改进程度有其局限性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术方法中存在的不足，提供一种经济有效的分离镁和提取锂的方法。

本发明提供的技术方案和工艺过程如下：

一种从高镁锂比盐湖卤水中分离镁和提取锂的方法，包括以下步骤：

1)卤水的准备：向日晒浓缩后或钾盐提取后的镁锂质量比为10∶1～500∶1的卤水中加入高氯酸盐共萃剂，共萃剂与锂摩尔比为0.5∶1～3∶1，卤水pH值在1～9范围内。

2)萃取：用磷酸三丁酯作有机相进行卤水萃取，萃取相比V_o/V_w为0.5∶1～3∶1，萃取级数1～5级，单次萃取时间1～30min，萃取温度0～60℃。

3)反相萃取：用水作反萃剂，对含锂有机相进行反相萃取，反萃相比V_w/V_o为0.02∶1～2∶1，反萃级数1～5级，单次反萃时间1～30min，反萃温度0～100℃。

4)有机相循环：把最后一级反萃有机相转移至第1级萃取装置，萃取相循环使用。

5)深度除镁：在反萃水相中加入碳酸钠或苛性钠，沉淀出碳酸镁或氢氧化镁，控制溶液pH≥12，使Mg²⁺沉淀完全，过滤分离。

6)制备碳酸锂：在深度除镁后的反萃水相中加入碳酸钠，产生碳酸锂沉淀，过滤、干燥后制得碳酸锂产品；提锂后反萃水相进行内部循环，水中共萃剂回收处理后反复使用。

7)本发明采用的高氯酸盐共萃剂为高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸镁和高氯酸钙中的一种或其混合物；采用的有机相稀释剂是200号溶剂油或煤油，其体积百分含量小于50％。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)在溶剂萃取过程中使用高氯酸盐共萃剂，亲油性阴离子高氯酸根性质稳定，存在形式不受卤水pH值的影响；锂离子通过包含纳米水核的微乳相进入有机相，呈现出特殊的选择性和高的萃取率，锂镁分离效果良好。

2)卤水萃取在中性、弱酸性或弱碱性条件下进行，溶液pH值适应范围宽；两相容易分离，无乳化现象和第三相出现；用水代替盐酸作反萃剂，从根本上解决了FeCl₃共萃过程中设备腐蚀和需耗碱中和等问题。

3)该方法能对含硼、含硫酸根等高镁锂比卤水进行处理，适应性强、经济成本低、生产过程中能严格控制含镁卤水的排放，对环境破坏程度小。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。