[发明专利]用仲酰胺/叔酰胺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

说明书

本发明公开了用仲酰胺/叔酰胺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叔酰胺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18～32，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/cm³和温度0～50℃下进行单级或多级逆流萃取，反萃取得到低镁锂比水相，经过浓缩、除杂与制备，分别得到氯化锂、碳酸锂和氢氧化锂产品。本发明的优异效果：仲酰胺萃取剂分子结构简单，容易生产，叔酰胺改进复合溶剂的粘度等物理性质；Li⁺多级萃取率高，锂镁分离系数大，用水反萃取，酸碱消耗大大减少；萃取分离工艺流程短，萃取体系溶损小，具有良好的工业应用价值。

技术领域

本发明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。

背景技术

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藏大国。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[Song J.F.,Nghiem L.D.,LiX.M.,He T..Environ.Sci.:Water Res.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授权发明专利中使用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)、赵朋龙等使用N,N-二取代基磺酰胺(CN106435219B)和不饱和烃类叔酰胺(CN106044803B)作为萃取剂对盐湖卤水萃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。叔酰胺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。

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，提供一种经济有效的用仲酰胺/叔酰胺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。

本发明提供的技术方案和工艺过程如下：