锂是重要的稀有元素,同位素Li是核聚变反应材料,Li是反应堆的冷却剂。金属锂在锂电池和锂合金上有重要用途。锂的化合物则广泛应用于医药、制冷、冶金、焊接、催化、电子等领域。因此,锂被誉为是推动世界前进的重要元素。
一、提锂技术综述
锂产品主要来自盐湖卤水,如何从盐湖卤水中经济可行地提取锂盐产品已是世界各国竞相研发的热门课题,尤其是高镁锂比盐湖提锂技术。
从高镁锂比盐湖资源中提取锂的方法主要有饱和氯化镁卤水煅烧浸取法、离子交换树脂法、膜分离法、有机溶剂萃取法。
二、溶剂萃取法提锂的优势分析
溶剂萃取法是十分成熟及可靠的现代分离提取技术,具有生产能力大、金属回收率高、生产成本低、操作简便、易连续化智能化作业等一系列优点,广泛应用于贵金属、石油化工、同位素分离等领域。因此,溶剂萃取法也成为当前国内外非常热门的盐湖提锂技术。
萃取法提锂的关键是寻求对锂选择性高、价格合理的萃取剂。目前,从溶液或盐湖卤水中提取锂的萃取剂及萃取体系的研究大致集中在以下几个方面:醇、酮及p-双酮类、有机磷类间、季铵盐-偶氮离子螯合-缔合类、冠醚类等。本文将阐述TBP对锂萃取的效果及机理。
三、磷酸三丁酯TBP浓度对萃取锂有很大影响
不同浓度的TBP对各离子的选择性如何呢?经过实验可知,Li+的分配比明显高于其他离子的分配比;当TBP浓度低于70%时,Na*、Cl、Fe等的分配比大于Mg2*的分配比。由图3还可以看出,随着TBP浓度的升高,Mg*的分配比有一极小值,这与Li+的变化趋势刚好相反。分析表1、表2中各离子浓度可知,当水相中富含Li+时,Lit在与Mg2+的竞争中占据绝对优势,更容易进人有机相;当水相中锂离子浓度较低时,Mg2+在与Li+的竞争中更容易进入有机相,使得镁离子在有机相中的浓度升高,这也导致当TBP浓度在90%时Li+萃取率有所降低。但是在含Li+高的卤水中则不会出现TBP浓度升高萃取率降低的现象,如图1(曲线A),此时溶液中有足够的Li离子与Mg离子竞争,不会对萃取率产生影响。
结果显示,不同浓度TBP对锂萃取率的影响不同,TBP最佳萃取浓度为80%,萃取率达到93.68%。
四、磷酸三丁酯TBP萃取锂的工艺条件及结果
1、通过斜率法确定了萃取反应萃合比为2,通过化学分析法、紫外与红外光谱分析表明TBP与LiFeCl形成络合物,从而达到萃取分离。
2、在常温、硫酸铁溶液浓度为0.10-0.25molL、磷酸钠溶液浓度为0.20-0.50molL、硫酸铁溶液与磷酸钠溶液的流量比为4:5、反应物料在微反应器反应通道内的流速超过5m/s时,即可制得纳米级磷酸铁粉体。
3、通过调节反应物料的流量比例,使磷酸钠溶液过量20%以上,反应环境处于碱性环境,才能生成磷酸铁沉淀。
4、反应温度对产品磷酸铁的平均粒度影响很大,且其平均粒径随反应温度的升高而增大。
五、离心萃取工艺介绍
郑州天一萃取以盐湖卤水为原料,采用新型萃取溶剂和工艺技术流程,结合新型高效耐腐蚀离心萃取关键设备,开发出了环境友好、产品质量好、运行成本低的离心萃取锂全自动工业化生产线。主机采用CWL-M系列离心萃取机,其具备以下优势:
1、设备处理量大,功耗低(同等处理量情况下,其功耗是传统环隙式结构离心萃取机的1/10-1/3);
2、上悬单支点结构,无底部轴承与机械密封,免维护;
3、耐腐蚀性强,可实现连续操作与间歇操作;
4、、合结构可选配,可适用于易乳化的体系;
5、自动化程度高,操作环境好等;
6、结构简单,稳定性强。