[发明专利]一种高镁锂比卤水的分离提取工艺与装置

说明书

技术领域

本发明属高镁锂比卤水中锂与镁的分离富集手段，涉及无机化工技术领域。

背景技术

锂及其化合物作为重要的化工原料以及战略资源，广泛应用于干电池、陶瓷、玻璃，致冷剂、医药、核聚变等等领域，被誉为“推动世界进程的资源金属”。随着大容量电池、铝基合金、核扩散型反应堆燃料以及其它工业方面应用的增多，对锂及其化合物的需求将大幅度提高。从我国和世界范围看，陆地上的锂资源相当有限。开发海水、盐湖锂资源是世界各国共同关注的课题。我国盐湖卤水的锂储量超过3×10⁶t，居世界第三位，具有良好的资源条件和开发前景。但是，在锂含量较高的青海盐湖卤水中，镁含量也较高，锂的提取较为困难。

目前卤水中锂富集的方法有溶剂萃取法、沉淀法、结晶法、盐析法、电渗法、离子交换与吸附法等。这些方法都存在着一定的不足，例如溶剂萃取法用于高镁锂比卤水的分离提取，即使采用锂的高效、高选择性络合剂，一次萃取的萃取效率也不够高。不仅如此，溶剂萃取无论采取单级萃取，还是串联多级萃取，操作步骤繁琐，提取周期相对长，设备的腐蚀也较为严重，成本相对较高。

发明内容

本发明的主要目的就是为了提高高镁锂比卤水中锂的一次提取率，缩短提取周期，减小设备腐蚀以及降低提取成本。

本发明的目的是这样实现的，引入浮选方法及其装置，在高镁锂比的卤水中加入捕集剂、浮选有机溶剂以及起泡剂，使水相与起泡剂的体积比为4∶1；控制气源的流量10～50mL/min；在10～20℃的条件下浮选提取3~10min；静止10min后分出含镁水相；在20～30℃条件下加入3～6 mol/L的盐酸溶液，使有机相与水相的体积比约为1∶1；加入起泡剂，使起泡剂与水相的体积比为1∶13；控制空气流量10～50mL/min，反萃5～10分钟；静置10分钟后分出含锂的水相。

本发明的工艺，所用捕集剂为能与锂形成络合物、缔合物以及难解离物质的单组分、多组分；本发明选择能与锂形成难解离物质LiFeCl₄·2TBP的氯化铁与磷酸三丁酯（TBP）为捕集剂。浮选提取时，较佳的起泡剂是乙醇；反萃时，起泡剂主要是乙醇、丙醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、2-乙基己醇、丙酮、环己酮、噻吩甲酰三氟丙酮（TTA）。浮选有机溶剂为煤油、汽油、苯类、氯仿，较佳的为煤油。水相与有机相的体积比为1∶3，TBP∶煤油的体积比为3∶2；Li⁺与Fe³⁺物质的量之比为1∶2～3。使用空气、氮气、氩气为气源进行浮选。装置由（1）气源、（2）压力表、（3）缓冲瓶、（4）流量计、（5）带夹套浮选柱、（6）水相及有机相入口、（7）水相及有机相出口、（8）冷却介质进口、（9）冷却介质出口组成。

工艺及装置具体情况是，（1）在高镁锂比的卤水（其中含锂2 mg/mL）中加入按水相与有机相的体积比为1∶3的磷酸三丁酯（TBP）-煤油有机相，TBP∶煤油的体积比为3∶2；再向其中加入三氯化铁，使Li⁺与Fe³⁺物质的量之比为1∶2～3；加入乙醇，并使水相与乙醇的体积比为4∶1；（2）采用浮选装置，将以上混合体系由水相与有机相入口6倒入浮选柱5中；当水温高于10℃时，打开冷却介质入口8与出口9；深井水循环工作30min后打开气源1，调节压力表2及流量计4，使空气流量10～50mL/min；浮选提取3～10分钟后静置10分钟，使有机相与水相完全分离；打开水相与有机相出口7，从浮选柱5底部放出含镁水相，关闭水相与有机相7；关闭冷却介质入口8与出口9；（3）向已经分出水相的浮选柱5中加入浓度为3～6 mol/L的盐酸溶液，使有机相与水相的体积比约为1∶1；加入乙醇，使乙醇与水相的体积比为1∶13；开气源1，并控制空气流量为10～50mL/min，反萃5～10分钟；静置10分钟后打开水相与有机相出口7，从浮选柱5中放出含锂的水相，有机相留于浮选柱中，关闭出口7。

本发明与现有技术相比具有的优点是：将浮选方法应用于高镁锂比卤水中锂与镁的分离富集，所用特制的带夹套浮选柱提取时可降温，反萃时可升温，锂的一次提取率可达90%以上，总的回收率较高；TBP以及煤油等原辅材料的利用率高，相对损耗小；操作相对简单、周期短，生产成本低；浮选柱材质可选用玻璃或聚合物，设备腐蚀状况相对较轻。

附图说明

    本发明所用浮选装置。

具体实施方式

实施例1：