用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系、萃取方法和其应用技术

本发明专利技术公开了用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系、萃取方法和其应用。萃取体系中含有仲酰胺和烷基酮分别由其单一化合物或两种以上的混合物组成，分子中碳原子总数分别为12～18和8～12，萃取体系的凝固点小于0℃。在有机相与卤水相体积比1～10:1、卤水密度为1.25～1.38g/cm

Extraction system, method and application of lithium from magnesium containing brine by using secondary amide / alkyl ketone complex solvent

【技术实现步骤摘要】
用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系、萃取方法和其应用
本专利技术涉及一种从含镁卤水中提取锂的方法，尤其涉及到用复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系、萃取方法和其应用。
技术介绍
自本世纪以来，锂在新能源领域的应用无论是从深度还是广度上都达到了前所未有、令人震惊的程度，人们将数以千计的电池做成电力车辆的动力来源，将数以万计的电池做成储能装置的组合结构，在3C产品上锂材料的使用也日益广泛和普及，锂的需求量与日俱增。锂作为电池中的关键正负极材料和电解质原料从自然资源中获取至关重要，据2019年美国矿产品年鉴统计，澳大利亚、智利、中国和阿根廷是世界锂矿生产和储备大国。中国同时拥有卤水型和硬岩型两类锂矿藏，其中盐湖锂资源量约占国内储量的80％，青海柴达木盆地已探明的锂盐资源储量高达1982万吨(以LiCl计)[伍倩,刘喜方,郑绵平等.现代化工,2017,37(5),1–5]。但我国的卤水锂资源与南美“锂三角”地区的盐湖卤水有显著不同，除西藏扎布耶碳酸盐型卤水外，还分布着大量硫酸镁亚型和氯化镁型卤水，从中提取锂十分困难，锂镁共存需要从中除去大量镁盐，长期以来一直缺乏特别有效的锂镁分离方法。目前用于青海盐湖锂资源开发的生产技术主要有离子吸附法、煅烧浸取法、膜分离法和溶剂萃取法4种，各技术均不同程度地存在缺陷。其中萃取法是利用有机溶剂对锂的特殊萃取性能达到锂镁分离目的，被认为是针对高镁锂比卤水最有前途的提锂方法[SongJ.F.,NghiemL.D.,LiX.M.,HeT..Environ.Sci.:WaterRes.Technol.,2017,3(4),593–597]，萃取剂的优劣是其技术过程的关键因素。以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂、FeCl3为共萃剂的体系被持续广泛研究，姬连敏等在CN105039743B授权专利技术专利中使用TBP和表面活性剂组成复合萃取剂减少设备腐蚀、萃取剂溶损和在酸性环境下的降解。袁承业等在申请号201610383061.X和201610560041.5等多项中国专利申请中选用中性磷氧类化合物与不同叔酰胺组合或只用叔酰胺作为萃取剂、都在铁盐共萃作用下提高卤水中锂的萃取率，但负载有机相仍然需用浓盐酸进行反萃取。而孟庆芬等使用吡咯类六氟磷酸盐离子液体(CN106498184B)和磷酸酯类离子液体(CN108866352A)作为萃取剂、李林艳等使用N,N–二甲基烷基酰胺作主萃取剂和酮作相改性剂(CN109468459A)对从盐湖卤水中提取锂也进行了深入研究。然而总的来看萃取法始终没有完成萃取剂的规模化试验验证和筛选，迄今为止最为合适的萃取体系并未发现。在溶剂萃取法提锂技术中始终存在萃取和反萃取的矛盾、同时消耗酸和碱的矛盾，这种矛盾不从根本上给予解决，溶剂萃取法就不可能是有竞争力的方法，而这归根结底在于萃取体系和萃取技术的发展。烷基酮作为一类性质稳定的中性溶剂，有助于两相分离，与其他有效成分组合可能构成新的萃取体系。将盐湖高镁锂比卤水实现锂镁分离转变为低镁锂比卤水后，能制得市场上需要的氯化锂、碳酸锂和氢氧化锂等基础化工产品。
技术实现思路
本专利技术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用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系、萃取方法和其应用。本专利技术提供的技术方案和工艺过程如下：1.用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系，该萃取体系中含有A和B两类物质；其中A类物质为仲酰胺由单一化合物或两种以上的混合物组成；其中，单一化合物具有如式(I)所示的结构：其中，R1选自C2～C12的烷基或含有单环结构的C3～C12的环烷基，R2选自C1～C11的烷基或含有单环结构的C3～C11的环烷基，并且R1和R2两基团中所含碳原子数目之和为11～17，其中烷基或环烷基包括各种同分异构体(因R1、R2是能够变化的，当R1、R2唯一确定时，A类物质为单一化合物，混合物是指随着R1、R2的变化而产生的两种以上的化合物混合而成的物质)；其中B类物质为烷基酮由单一化合物或两种以上的混合物组成；其中，单一化合物具有如式(Ⅱ)所示的结构：其中，R3选自C1～C10的烷基，R4选自C1～C10的烷基，并且R3和R4两烷基中所含碳原子数目之和为7～11，其中烷基包含直链的或带有支链的各种同分异构体(因R3、R4是能够变化的，当R3、R4唯一确定时，B类物质为单一化合物，混合物是指随着R3、R4的变化而产生的两种以上的化合物混合而成的物质)；含有A和B两类物质的萃取体系的凝固点小于0℃(构成萃取体系的单一组分的凝固点可能小于、等于或者大于0℃，当单一组分的凝固点小于0℃时即能够满足作为本专利技术萃取体系的条件；当单一组分的凝固点大于等于0℃时有可能与凝固点小于0℃的其他组分混合、发生溶解而最终形成凝固点小于0℃的混合物)。在所述萃取体系中，A类物质起萃取作用在整个有机相中所占的体积百分数为50～100％，不包括端点值100％；B类物质起协萃作用在整个有机相中所占的体积百分数为0～50％，不包括端点值0％。在所述的含有A和B两类物质组成的萃取体系中，还包含有起稀释作用的稀释剂260#溶剂油、300#溶剂油或磺化煤油。2.用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取方法，包括以下步骤：S1、以含镁卤水作为萃取前卤水相；其中，在所述含镁卤水中，锂离子的浓度为0.1～21g/L，镁离子的浓度为80～125g/L，氯离子的浓度为200～400g/L，镁锂质量比为4.8～1100:1，卤水密度20℃时为1.25～1.38g/cm3，卤水pH值在1～7之间；S2、以上述1中所述的萃取体系作为萃取前有机相；S3、将所述萃取前有机相和所述萃取前卤水相按照体积比为1～10:1混合，进行单级萃取或多级逆流萃取，两相分离后得到负载有机相和萃取后卤水相。在所述含镁卤水中，还含有钠离子、钾离子、铁离子、亚铁离子、硫酸根、硼酸或硼氧酸根离子中的一种或两种以上。所述的含镁卤水包括含锂盐湖卤水，但不仅限于该种卤水。进一步地，在所述步骤S3中，萃取温度为0～50℃；两相混合通过搅拌方式进行，萃取后两相分离采取离心分离方式或澄清沉降方式进行。进一步地，在所述步骤S3后，还包括步骤：S4、以水作为反萃取剂，对所述负载有机相进行单级反萃取或多级逆流反萃取，反萃相比即反萃取剂与负载有机相体积之比为1:1～20，两相分离后得到反萃取后有机相和反萃取后水相；S5、使所述反萃取后有机相返回步骤S2，实现萃取体系的循环使用。进一步地，在所述步骤S4中，反萃取温度为0～50℃；两相混合通过搅拌方式进行，反萃取后两相分离采取离心分离方式或澄清沉降方式进行。3.用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取方法在获得锂产品氯化锂中的应用，在所述步骤S4后，还包括步骤：S6、对所述反萃取后水相进一步除油净化，浓缩、然后加入除杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系，其特征在于，萃取体系中含有A和B两类物质；其中A类物质为仲酰胺由单一化合物或两种以上的混合物组成；其中，单一化合物具有如式(I)所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系，其特征在于，萃取体系中含有A和B两类物质；其中A类物质为仲酰胺由单一化合物或两种以上的混合物组成；其中，单一化合物具有如式(I)所示的结构：



其中，R1选自C2～C12的烷基或含有单环结构的C3～C12的环烷基，R2选自C1～C11的烷基或含有单环结构的C3～C11的环烷基，并且R1和R2两基团中所含碳原子数目之和为11～17，其中烷基或环烷基包括各种同分异构体；
其中B类物质为烷基酮由单一化合物或两种以上的混合物组成；其中，单一化合物具有如式(Ⅱ)所示的结构：



其中，R3选自C1～C10的烷基，R4选自C1～C10的烷基，并且R3和R4两烷基中所含碳原子数目之和为7～11，其中烷基包含直链的或带有支链的各种同分异构体；
含有A和B两类物质的萃取体系的凝固点小于0℃。


2.根据权利要求1所述的用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系，其特征在于，所述A类物质起萃取作用在整个有机相中所占的体积百分数为50～100％，不包括端点值100％；所述B类物质起协萃作用在整个有机相中所占的体积百分数为0～50％，不包括端点值0％。


3.根据权利要求1所述的用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取体系，其特征在于，还包含有起稀释作用的稀释剂260#溶剂油、300#溶剂油或磺化煤油。


4.用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、以含镁卤水作为萃取前卤水相；其中，在所述含镁卤水中，锂离子的浓度为0.1～21g/L，镁离子的浓度为80～125g/L，氯离子的浓度为200～400g/L，镁锂质量比为4.8～1100:1，卤水密度20℃时为1.25～1.38g/cm3，卤水pH值在1～7之间；
S2、以权利要求1至3中任一项所述的萃取体系作为萃取前有机相；
S3、将所述萃取前有机相和所述萃取前卤水相按照体积比为1～10:1混合，进行单级萃取或多级逆流萃取，两相分离后得到负载有机相和萃取后卤水相。


5.根据权利要求4所述的用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取方法，其特征在于，在所述含镁卤水中，还含有钠离子、钾离子、铁离子、亚铁离子、硫酸根、硼酸或硼氧酸根离子中的一种或两种以上。


6.根据权利要求4所述的用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取方法，其特征在于，所述的含镁卤水包括含锂盐湖卤水，但不仅限于该种卤水。


7.根据权利要求4所述的用仲酰胺/烷基酮复合溶剂从含镁卤水中分离镁提取锂的萃取方法，其特征在于，在所述步骤S3中，萃取温度为0～50℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立新，刘长，张阳阳，李聪，周钦耀，李海博，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43