一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法技术

本发明专利技术属于化工领域，具体涉及一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法，采用磷酸酯型萃取剂、酮类萃取剂或者大环聚醚萃取剂；加入稀释剂混匀，配制低粘度的萃取有机相；根据含锂水溶液中锂含量，按一定比例混合萃取有机相和含锂水溶液，进行萃取；采用碱性金属碳酸氢盐及其碳酸盐、碳酸以及碳酸氢根铵盐水作为反萃剂，将其与含锂有机相混合，重复萃取，得到碳酸氢锂水溶液；热沉；结晶析出；洗涤干燥得到纯度在99.9％以上的碳酸氢锂晶体。该方法可在酸性、中性和碱性任一pH条件下从含多种碱金属及镁离子杂质的含锂水溶液中萃取锂离子；能够在镁锂比500:1以内高效环保的提取锂离子，达到镁锂高效分离，具有良好的应用前景。

A method of extracting lithium ion to prepare high purity lithium carbonate

【技术实现步骤摘要】
一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法
本专利技术属于化工领域，具体涉及一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法。
技术介绍
人类的文明活动离不开能源与资源的支撑，如今，世界范围内的能源短缺、资源匮乏以及环境污染等问题，正威胁着人类文明的健康发展，随着能源危机与环境污染的日益严重，清洁新能源的开发刻不容缓。锂电池作为一种理想的二次电池，具有高比能量、低自放电、高循环寿命、无记忆效应等特点，锂电池的发展和应用对于提高资源利用率、解决能源危机和环境保护都具有重要的战略意义。随着我国锂电池产业的飞速发展，国内对碳酸锂的需求每年都以10％的速度递增，未来10年内，全球对锂资源的消耗量将成倍增加，预计2025年锂电池领域占比将增加到65％。从供应上看，全球锂资源开发如火如荼，但大部分仍然处于项目新建阶段，短期内供应增加仍难以匹配需求增速，在2020年以前，产业仍以供应短缺为主，价格将高位运行。锂是自然界最轻的金属，具有高熔点、高沸点、低密度和低硬度等特点。锂具有极高的战略价值，被誉为“金属味精”、“新能源金属”和“推动世界前进的金属”，是最重要、最常用的稀有金属之一，被广泛应用于航空航天、氢弹、冶金、陶瓷、玻璃、机械制造和医药行业。我国锂资源丰富，锂资源量540万吨，锂储量320万吨，仅次于智利，位居世界第二，主要以锂矿石和盐湖卤水两种形式存在于四川、江西、西藏和青海地区。然而，锂矿石结构复杂、处理难度大、成本高、污染严重，开发使用难度大，因此，在巨大锂盐市场的驱动下，盐湖提锂技术取得了重要突破和发展。目前，卤水提取碳酸锂的方法主要有沉淀法(如太阳能结晶沉淀法)、溶剂萃取法、离子交换吸附法、碳化法和煅烧浸取法等，其中，沉淀法对镁锂比要求高，离子交换法过程复杂、产品纯度低，而且国内盐湖种类多样、高镁锂比居多，限制了传统方法的使用。近年来，由于锂需求的迅速增加以及卤水锂资源的广泛开采，萃取法卤水提锂技术重新得到了广泛重视。但是现有的萃取工艺大部分是在碱性条件和中性条件下萃取锂离子的，需要调节含锂水溶液的pH值，这样就额外增加了工序并且增加了成本，目前还未有在酸性、中性、碱性条件下都能高效萃取锂离子，将锂离子从碱金属及镁离子中分离出来的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术无法在酸性、中性、碱性条件下都能高效萃取锂离子的问题，提出了一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法，该方法采用萃取-结晶法提取锂离子并制备高纯度碳酸锂，不受含锂水溶液中多种阴离子(Cl-、NO3-、Br-、CO22-、HCO3-、Rb-、SO42-、B4O52+等)限制，适用于pH>1的任何酸、中、碱性含锂水溶液，也可用于各种高/低镁锂比的盐湖水、海水、油田水、矿石法浸取液、沉锂母液等含锂水溶液中锂离子提取和碳酸锂制备；该方法成本低，能耗少，工艺简便，可有效避免传统萃取法易乳化、设备腐蚀等缺点，可循环使用，可循环连续生产，绿色环保，具有很好的工业应用前景。本专利技术的技术方案是：一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法，包括如下步骤：(1)配制萃取有机相：采用磷酸酯型萃取剂、酮类萃取剂或者大环聚醚萃取剂中的一种或任两种充分混合均匀；然后加入稀释剂混匀，配制低粘度的萃取有机相；(2)萃取体系的制备：根据含锂水溶液中锂含量，按照有机相和水相4:1～1:4的比例混合萃取有机相和含锂水溶液，得到萃取体系；室温下振荡搅拌5～15min，使萃取体系中的两相充分接触混合，萃取时间为6～15min，重复萃取2～10次；该萃取体系能够有效分离碱金属离子和碱土离子，选择性提取Li+，即：分离得到的含锂有机相含少量Na+、K+、Cs+、Pb+、Mg2+、Ca2+；(3)反萃溶液的制备：采用碱性金属碳酸氢盐及其碳酸盐、碳酸以及碳酸氢根铵盐水中的一种或几种任意比的混合溶液作为反萃剂；(4)反萃体系的制备：将配制的反萃剂按1:1～10:1比例与萃取后得到的含锂有机相混合，控制反萃温度为60～100℃，搅拌振荡，反萃时间为1～20min，反萃压力为0.1～1.0MPa，重复萃取1～5次，得到含少量碳酸氢盐杂质的碳酸氢锂水溶液；上述萃取过程中萃取剂能与水中的锂选择性螯合，将锂离子带入萃取剂结构中，反萃过程中二氧化碳与反萃液中水反应形成碳酸，碳酸电离产生H+离子与萃取剂中螯合的Li+离子进行离子交换，将离子交换下来进入反萃取水溶液中，并与其HCO3-离子结合形成碳酸氢锂；如反萃液为水溶液，二氧化碳通入后为碳酸，为弱酸性；若反萃液为碳酸氢钠水溶液，二氧化碳通入后为弱碱性；若反萃液为亚硫酸氢钠水溶液，则反萃液为强酸性，故亚硫酸氢钠水溶液用于酸性条件下萃取锂离子的萃取剂的反萃取；基于上述萃取剂与锂的螯合机理，反萃溶液不限制于强酸等含有大量H+的溶液，弱酸、碱性金属盐等能电离产生微量H+的反萃溶液即可满足需求。(5)热沉：由于碳酸氢锂的溶解度随温度的升高而降低，控制温度为60～90℃、压力为0.2～0.4MPa，搅拌速率设为200～800rpm进行适当搅拌，加热处理1～5h，直至碳酸氢锂析出，分解得到碳酸锂；也可加入晶种或添加剂，减轻晶体析出过程中黏壁现象的发生。(6)结晶析出：设置温度为50～100℃、压力为-0.1～-0.5KPa，使碳酸锂析出；(7)洗涤干燥：将得到的碳酸锂晶体用纯水洗涤，100～110℃干燥，得到纯度在99.9％以上的碳酸锂晶体。进一步的，所述磷酸酯型萃取剂包括三烷基氧膦、三辛基氧化磷、二烷基膦酸；所述大环聚醚萃取剂包括14-冠-4醚；所述酮类萃取剂为β-二酮类萃取剂，所述β-二酮类萃取剂包括苯基酮和三氟化苯甲酰丙酮。进一步的，所述步骤(1)中任两种萃取剂按照摩尔当量比为1:1～1:2进行混合。进一步的，所述稀释剂为磺化煤油、离子液体、白油中任一种或几种的混合物。进一步的，所述萃取有机相中，萃取剂与稀释剂的质量比为35:65～55:45。进一步的，所述步骤(2)中萃取时间为8min。进一步的，所述步骤(2)的含锂水溶液为除pH<1的强酸之外的所有酸、碱和中性含锂水溶液。不同于现有方法中萃取体系必须用碱溶液(碳酸盐或碳酸氢盐等)调整含锂水溶液至中性或碱性，本专利技术的萃取体系中水相为所有酸(除pH<1的强酸)、碱和中性含锂水溶液，因此对含有各种类型阴离子(Cl-、NO3-、Br-、CO22-、HCO3-、Rb-、SO42-、B4O52-等)的含锂水溶液通用。进一步的，所述反萃剂包括碱性金属碳酸盐、碱性金属碳酸氢盐、碳酸、碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸类或碳酸氢类有机胺盐、无机氨盐。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术所提供的方法可在pH>1的条件下，从含多种碱金属及镁离子的水中，选择性的萃取锂离子，即可在酸性、中性和碱性任一pH条件下从含多种碱金属及镁离子杂质的含锂水溶液中萃取锂离子。(2)本专利技术所提供的反萃剂，不借助强酸，在低浓度的H+存在条件下就能反萃被螯合的锂，反萃溶液不限于强酸溶液，在弱酸、碱性金属盐等条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)配制萃取有机相：采用磷酸酯型萃取剂、酮类萃取剂或者大环聚醚萃取剂中的一种或任两种充分混合均匀；然后加入稀释剂混匀，配制低粘度的萃取有机相；/n(2)萃取体系的制备：根据含锂水溶液中锂含量，按照有机相和水相4:1～1:4的比例混合萃取有机相和含锂水溶液，得到萃取体系；室温下振荡搅拌5～15min，使萃取体系中的两相充分接触混合，萃取时间为6～15min，重复萃取2～10次；/n(3)反萃溶液的制备：采用碱性金属碳酸氢盐及其碳酸盐、碳酸以及碳酸氢根铵盐水中的一种或几种任意比的混合溶液作为反萃剂；/n(4)反萃体系的制备：将配制的反萃剂按1:1～10:1比例与萃取后得到的含锂有机相混合，控制反萃温度为60～100℃，搅拌振荡，反萃时间为1～20min，反萃压力为0.1～1.0MPa，重复萃取1～5次，得到含少量碳酸氢盐杂质的碳酸氢锂水溶液；/n(5)热沉：控制温度为60～90℃、压力为0.2～0.4MPa，搅拌速率设为200～800rpm进行适当搅拌，加热处理1～5h，直至碳酸氢锂析出，分解得到碳酸锂；/n(6)结晶析出：设置温度为50～100℃、压力为-0.1～-0.5KPa，使碳酸锂析出；/n(7)洗涤干燥：将得到的碳酸锂晶体用纯水洗涤，100～110℃干燥，得到碳酸锂晶体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种萃取锂离子用于制备高纯度碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制萃取有机相：采用磷酸酯型萃取剂、酮类萃取剂或者大环聚醚萃取剂中的一种或任两种充分混合均匀；然后加入稀释剂混匀，配制低粘度的萃取有机相；
(2)萃取体系的制备：根据含锂水溶液中锂含量，按照有机相和水相4:1～1:4的比例混合萃取有机相和含锂水溶液，得到萃取体系；室温下振荡搅拌5～15min，使萃取体系中的两相充分接触混合，萃取时间为6～15min，重复萃取2～10次；
(3)反萃溶液的制备：采用碱性金属碳酸氢盐及其碳酸盐、碳酸以及碳酸氢根铵盐水中的一种或几种任意比的混合溶液作为反萃剂；
(4)反萃体系的制备：将配制的反萃剂按1:1～10:1比例与萃取后得到的含锂有机相混合，控制反萃温度为60～100℃，搅拌振荡，反萃时间为1～20min，反萃压力为0.1～1.0MPa，重复萃取1～5次，得到含少量碳酸氢盐杂质的碳酸氢锂水溶液；
(5)热沉：控制温度为60～90℃、压力为0.2～0.4MPa，搅拌速率设为200～800rpm进行适当搅拌，加热处理1～5h，直至碳酸氢锂析出，分解得到碳酸锂；
(6)结晶析出：设置温度为50～100℃、压力为-0.1～-0.5KPa，使碳酸锂析出；
(7)洗涤干燥：将得到的碳酸锂晶体用纯水洗涤，100～110℃干燥，得到碳酸锂晶体。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟元，
申请(专利权)人：孟元，
类型：发明
国别省市：山东;37