[发明专利]基于含Fe(III)的萃取体系萃取卤水中锂及回收利用Fe(III)的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工领域，涉及一种从卤水中分离提取锂的技术，尤其是涉及到一种基于含Fe(III)的萃取体系萃取卤水中锂及综合回收利用Fe(III)的方法。

背景技术

锂作为重要的新能源材料和战略储备资源，被誉为“21世纪的能源金属”，其开发和利用受到全球的高度关注。卤水中锂储量约占总储量的70％，卤水提锂的成本和规模优势，使得对卤水中锂资源的开发利用成为必然趋势。

萃取法是卤水中锂提取研究中最多的一种方法，且目前研究较多的为含磷有机萃取剂，特别是基于磷酸三丁酯(TBP)等为萃取剂、FeCl₃为协萃剂、煤油为稀释剂的萃取体系，至今尚无法实现工业应用。究其原因主要有：一是基于含FeCl₃的萃取体系在萃取锂时，存在反萃酸度高、设备腐蚀严重、FeCl₃回收繁琐等问题；二是在传统萃取过程中，先将FeCl₃溶于含锂卤水中，再以基于TBP等为萃取剂的萃取体系进行萃取，由于该体系对Fe(III)具有很高的萃取效率，在进行多级逆流萃取时，由于水相中大部分Fe(III)进入前几级的萃取剂油相中，导致后续级数的水相和油相中Fe(III)含量极低，从而达不到多级萃取目的(如图1所示)；三是含三氯化铁有机萃取体系，三氯化铁一直无法实现循环利用。

针对上述问题，我们开发一种高效快速、成本低廉、且能成功解决反萃酸度和FeCl₃综合回收利用的卤水提锂方法，对于从卤水中分离提取锂和Fe(III)循环利用具有重要的工业应用意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术方法中存在的不足，提供了一种基于含氯化铁的萃取体系萃取卤水中锂及综合回收利用Fe(III)的方法。

本发明提供的技术方案和工艺过程如下：

一种基于含Fe(III)的萃取体系萃取卤水中锂及综合回收利用Fe(III)的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)利用萃取锂的有机萃取体系对Fe(III)溶液中的Fe(III)进行萃取，经分离获得含Fe(III)的萃取剂油相和萃取后的含低浓度Fe(III)的水相。

2)用步骤1)中获得的含Fe(III)有机萃取体系对卤水中锂进行萃取，并分离获得萃取后的含Fe(III)水相和富锂油相，并根据所萃取卤水中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量大小，选择或不选择对萃取后油相进行洗涤。

3)用NaOH溶液对步骤2)中的富锂油相进行反萃，经分离获得含Fe(OH)₃固相、反萃后的油相和含锂溶液。

4)对步骤3)中反萃后获得的含锂溶液进行蒸发浓缩，分离NaCl后的浓缩液经冷却结晶获得LiCl或与Na₂CO₃溶液反应生成Li₂CO₃，分离LiCl或Li₂CO₃后的溶液返回浓缩系统继续进行蒸发浓缩。

5)将步骤3)中反萃后获得的油相直接返回工艺流程进入步骤1)，或以酸溶液进行洗涤，并经分离获得洗涤后的油相和含Fe(III)水相，油相返回工艺流程进入步骤1)，实现有机萃取体系的循环使用。

6)将步骤1)、2)和5)中获得的含Fe(III)水相单独或合并后与NaOH溶液反应生成Fe(OH)₃沉淀，并经分离获得Fe(OH)₃固相。

7)将步骤3)和6)获得的Fe(OH)₃固相与酸溶液反应生成含Fe(III)的溶液，所获得的Fe(III)溶液返回工艺流程进入步骤1)，实现Fe(III)的循环使用。

而且，所述的一种基于含Fe(III)的萃取体系萃取卤水中锂及综合回收利用Fe(III)的方法，其特征在：步骤1)中萃取有机体系为含磷有机体系，负载于有机相中Fe(III)的量根据萃取相比和卤水中锂离子浓度确定，所负载于有机相中Fe(III)的量与所选择萃取相比下卤水中锂的摩尔量之比大于1:1。

而且，所述的一种基于含Fe(III)的萃取体系萃取卤水中锂及综合回收利用Fe(III)的方法，其特征在：步骤2)中萃取相比O/A(油相比水相体积)在10:1～1:10范围，在萃取前调节卤水pH＝2.0～3.0，萃取方法为单级或多级逆流萃取，优选地采用多级逆流萃取。