以非氟非铁离子液体作为共萃剂提取锂离子的方法技术

本发明专利技术公开了含对称立体结构络阴离子的非氟非铁离子液体共萃剂用于萃取提取含锂水溶液中锂离子的方法。该方法经过萃取、洗涤和反萃等步骤，得到组成为LiCl+NaCl的反萃液，加入沉淀剂制备Li2CO3产品。本发明专利技术的工艺流程简单，可采用常规萃取分离设备，面向含锂水溶液范围广，易于放大，适用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
以非氟非铁离子液体作为共萃剂提取锂离子的方法
本专利技术属于化工分离
，涉及一种以非氟非铁离子液体作为共萃剂提取锂离子的方法，具体涉及一种以非氟非铁离子液体作为共萃剂从含锂水溶液中提取锂离子的方法。
技术介绍
锂及其化合物是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资，也是与人们生活息息相关的新型绿色能源材料，广泛用于制造工业、新能源、合金及医药等多个领域，被誉为“工业味精”、“明天的宇航合金”、“21世纪清洁能源金属”及“推动世界前进的重要元素”。近年来，随着锂电池技术的快速发展和锂同位素在核聚变领域中的广泛应用，锂的需求量逐年增加。据估算，预计到2025年，全球年均锂消费量将超过50万吨碳酸锂当量，是目前20万吨/年消费量的两倍多。随着固体锂矿的逐渐枯竭，从水溶液中提取锂逐渐成为了获取锂资源的主要途径，如盐湖、卤水、废旧锂电池浸出液等，其中盐湖卤水中蕴含着丰富的液体锂资源，所以从盐湖卤水中提取锂资源有着十分重要的意义。溶剂萃取法具有选择性高、可连续自动化操作、易于工业放大等特点，故成为当前提取锂离子技术的研究热点。现有的用于高选择性提取锂离子的溶剂萃取工艺通常采用共萃取的方法，这种方法通过在萃取过程中引入另一种试剂作为共萃取剂来提高锂离子的提取效率。现有的提取锂离子的共萃取剂中以三氯化铁最为常用，且共萃取效果较好。然而，虽然采用三氯化铁作为共萃取剂的工艺已被不断地优化和改进，但目前仍存在一些问题，例如，三氯化铁要发挥共萃剂作用，需先与氯离子生成四氯化铁络阴离子，即FeCl3+Cl-＝FeCl4-，才能与Li+电荷平衡，为使有机相循环使用，要求整个工艺流程三氯化铁均以FeCl4-络阴离子的形式存在于有机相中，由于FeCl3生成FeCl4-的反应为可逆反应，这就要求所有与有机相接触的水溶液，包括含锂水溶液、洗涤剂、反萃剂和有机相再生剂，均需含有一定浓度的氯离子，需消耗大量含氯化合物，只能应用于氯化型含锂水溶液，且大大限制了洗涤剂、反萃剂和有机相再生剂的选择范围；有机相洗酸再生时需使用碱溶液中和HFeCl4中的氢离子，而铁离子遇碱很容易形成多种形式的沉淀，导致共萃剂损失较大，大大增加生产成本。而采用六氟磷酸盐和/或氟硼酸盐替代三氯化铁作为共萃取剂用于提取锂离子虽然从一定程度上解决了三氯化铁作为共萃剂引起的一些问题，但是含氟化合物，遇水或水蒸气易水解生成氟化氢，对设备腐蚀严重，对操作工人的身体健康也造成极大的威胁。因此，目前亟需研究开发一种萃取效率和选择性高，萃取过程中试剂对设备腐蚀小，对人体危害少，且成本较低的锂离子提取技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供从含锂水溶液中提取锂离子的方法。该方法以含对称立体结构络阴离子的非氟非铁离子液体作为共萃剂用于萃取提取含锂水溶液中锂离子，经过萃取、洗涤和反萃等步骤，得到组成为LiCl+NaCl的反萃液，然后加入沉淀剂制备Li2CO3产品。该方法工艺简单，可采用常规萃取分离设备，面向含锂水溶液范围广，易于放大，适用于工业化生产。为此，本专利技术提供了一种从含锂水溶液中提取锂离子的方法，其包括步骤B，将共萃剂和有机相溶液加入到含锂水溶液中，进行萃取，获得萃余液和萃取液；步骤C，用洗涤剂洗涤萃取液，获得净化萃取液和洗涤废液；步骤D，将反萃剂加入到净化萃取液中，进行反萃取，获得反萃液和反萃余液；步骤F，向反萃液中加入沉淀剂，制得Li2CO3产品；其中，所述共萃剂为非氟非铁离子液体。在本专利技术的一些优选的实施例中，所述共萃剂为含对称立体结构络阴离子的非氟非铁离子液体。在本专利技术的一些具体优选的实施例中，所述共萃剂包括1-丁基-3-甲基咪唑磷钨钼酸盐([Bmim]3PW6Mo6O40)、N-甲基咪唑磷钼酸盐([Mim]3PMo12O40)、N-甲基咪唑硅钨酸盐([Mim]4SiW12O40)、1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐([Bmim]3PW12O40)、1-己基-3-甲基咪唑磷钨酸盐([Hmim]3PW12O40)、1-辛基-3-甲基咪唑磷钨酸盐([Omim]3PW12O40)、1-丁基-3-甲基咪唑四苯基硼酸盐(BmimBPh4)、1-己基-3-甲基咪唑四苯基硼酸盐(HmimBPh4)、1-辛基-3-甲基咪唑四苯基硼酸盐(OmimBPh4)和1-丁基-3-甲基咪唑高氯酸盐(BmimClO4)中的一种或几种。根据本专利技术方法，所述共萃剂与含锂水溶液中锂离子的摩尔比为1:5～5:1。本专利技术中，所述洗涤剂为NaCl与LiCl混合溶液。在本专利技术的一些实施例中，在所述洗涤剂中，NaCl和LiCl的浓度均为0.01～6mol/L。在本专利技术的一些实施例中，所述萃取液与洗涤剂的体积比为1:30～30:1。本专利技术中，有机相溶液为萃取剂和稀释剂的混合溶液。在本专利技术的一些实施例中，在所述有机相溶液中，萃取剂和稀释剂的体积比为4:1～1:4。在本专利技术的一些实施例中，在步骤B中，所述有机相溶液与含锂水溶液的体积比为1:10～10:1。本专利技术中，所述反萃剂为盐酸溶液。在本专利技术的一些实施例中，所述盐酸溶液的浓度为0.01～3mol/L。在本专利技术的一些实施例中，在步骤D中，净化的萃取液与反萃剂的体积比为1:30～30:1。本专利技术中，所述萃取剂为中性有机磷类萃取剂。在本专利技术的一些具体实施例中，所述中性有机磷类萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸三异丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三甲酚酯和2-乙基己基二苯基磷酸酯中的一种或几种。根据本专利技术，所述稀释剂包括酮、酯和卤代烷烃中的一种或几种。在本专利技术的一些实施例中，所述酮包括甲基异丁基甲酮和/或乙酰丙酮。在本专利技术的一些实施例中，所述酯包括邻苯二甲酸二甲酯。在本专利技术的一些实施例中，所述卤代烷烃包括环氧氯丙烷、溴氯甲烷和二氯甲烷中的一种或几种。根据本专利技术方法，所述方法还包括在步骤D之后的步骤E，将有机相再生剂与反萃余液混合后，分离，获得再生有机相溶液返回步骤B。本专利技术中，所述有机相再生剂为NaOH溶液。在本专利技术的一些实施例中，所述NaOH的浓度为0.01～3mol/L。在本专利技术的一些实施例中，所述反萃余液与有机相再生剂的体积比1:30～30:1。本专利技术的有益效果是：(1)使用非氟非铁类具有立体对称结构络阴离子的离子液体取代FeCl4-存在于循环有机相中用于液液萃取法提取含锂水溶液中锂离子，解决了三氯化铁作为共萃剂带来的潜在问题；(2)采用合成离子液体的方式使非氟非铁类具有立体对称结构络阴离子的共萃剂更好地溶解到有机相或水相中，其中此类共萃剂均采用不含氟的离子液体，避免因氟水解生成氟化氢对设备及人体带来极大伤害；(3)使用极性酮、酯或卤代烷烃做稀释剂，可有效提高非氟非铁离子液体的溶解性能，萃取过程中分相速度快，实验浓度范围内均无第三相出现，且锂离子分配系数、锂镁及锂钾分离因子显著大于煤油为稀释剂的体系，稀释剂在含盐溶液的整个循环过程中损失较少；(4)洗涤剂组成为NaCl和LiCl，洗涤剂不含酸碱，可有效降低对设备的腐蚀；(5)反萃剂采用低浓度盐酸，可得到LiCl和NaCl混合溶液，可采用加入沉淀剂(例如Na2CO3)的方法制备Li2CO3产品。附图说明为使本专利技术容易理解，下面将结合附图来详细说明本专利技术。图1为本专利技术采用非氟非铁离子液体作为共萃剂从含锂水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含锂水溶液中提取锂离子的方法，其包括：步骤B，将共萃剂和有机相溶液加入到含锂水溶液中，进行萃取，获得萃余液和萃取液；步骤C，用洗涤剂洗涤萃取液，获得净化萃取液和洗涤废液；步骤D，将反萃剂加入到净化萃取液中，进行反萃取，获得反萃液和反萃余液；步骤F，向反萃液中加入沉淀剂，制得Li2CO3产品；其中，所述共萃剂为非氟非铁离子液体。

【技术特征摘要】
1.一种从含锂水溶液中提取锂离子的方法，其包括：步骤B，将共萃剂和有机相溶液加入到含锂水溶液中，进行萃取，获得萃余液和萃取液；步骤C，用洗涤剂洗涤萃取液，获得净化萃取液和洗涤废液；步骤D，将反萃剂加入到净化萃取液中，进行反萃取，获得反萃液和反萃余液；步骤F，向反萃液中加入沉淀剂，制得Li2CO3产品；其中，所述共萃剂为非氟非铁离子液体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共萃剂为含对称立体结构络阴离子的非氟非铁离子液体，优选所述共萃剂包括1-丁基-3-甲基咪唑磷钨钼酸盐、N-甲基咪唑磷钼酸盐、N-甲基咪唑硅钨酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐、1-己基-3-甲基咪唑磷钨酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑磷钨酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四苯基硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑四苯基硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑四苯基硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑高氯酸盐中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述共萃剂与含锂水溶液中锂离子的摩尔比为1:5～5:1。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述洗涤剂为NaCl与LiCl混合溶液；优选地，在所述洗涤剂中，NaCl和LiCl的浓度各自独立地为0.01～6mol/L；优选地所述萃取液与洗涤剂的体积比为1:30～30:1。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，有机相溶液为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周智勇，王勇，任钟旗，刘浩田，范佳慧，刘雪婷，胡亚飞，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11