磷酸三丁酯TBP萃取鋰元素的機(jī)理及萃取效果

　　鋰是重要的稀有元素，同位素Li是核聚變反應(yīng)材料,Li是反應(yīng)堆的冷卻劑。金屬鋰在鋰電池和鋰合金上有重要用途。鋰的化合物則廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、制冷、冶金、焊接、催化、電子等領(lǐng)域。因此,鋰被譽(yù)為是推動世界前進(jìn)的重要元素。

　　一、提鋰技術(shù)綜述

　　鋰產(chǎn)品主要來自鹽湖鹵水，如何從鹽湖鹵水中經(jīng)濟(jì)可行地提取鋰鹽產(chǎn)品已是世界各國競相研發(fā)的熱門課題，尤其是高鎂鋰比鹽湖提鋰技術(shù)。

　　從高鎂鋰比鹽湖資源中提取鋰的方法主要有飽和氯化鎂鹵水煅燒浸取法、離子交換樹脂法、膜分離法、有機(jī)溶劑萃取法。

　　二、溶劑萃取法提鋰的優(yōu)勢分析

　　溶劑萃取法是十分成熟及可靠的現(xiàn)代分離提取技術(shù)，具有生產(chǎn)能力大、金屬回收率高、生產(chǎn)成本低、操作簡便、易連續(xù)化智能化作業(yè)等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于貴金屬、石油化工、同位素分離等領(lǐng)域。因此,溶劑萃取法也成為當(dāng)前國內(nèi)外非常熱門的鹽湖提鋰技術(shù)。

　　萃取法提鋰的關(guān)鍵是尋求對鋰選擇性高、價格合理的萃取劑。目前,從溶液或鹽湖鹵水中提取鋰的萃取劑及萃取體系的研究大致集中在以下幾個方面:醇、酮及p-雙酮類、有機(jī)磷類間、季銨鹽-偶氮離子螯合-締合類、冠醚類等。本文將闡述TBP對鋰萃取的效果及機(jī)理。

　　三、磷酸三丁酯TBP濃度對萃取鋰有很大影響

　　不同濃度的TBP對各離子的選擇性如何呢?經(jīng)過實驗可知，Li+的分配比明顯高于其他離子的分配比;當(dāng)TBP濃度低于70%時,Na*、Cl、Fe等的分配比大于Mg2*的分配比。由圖3還可以看出,隨著TBP濃度的升高,Mg*的分配比有一極小值，這與Li+的變化趨勢剛好相反。分析表1、表2中各離子濃度可知，當(dāng)水相中富含Li+時,Lit在與Mg2+的競爭中占據(jù)絕對優(yōu)勢,更容易進(jìn)人有機(jī)相;當(dāng)水相中鋰離子濃度較低時,Mg2+在與Li+的競爭中更容易進(jìn)入有機(jī)相,使得鎂離子在有機(jī)相中的濃度升高，這也導(dǎo)致當(dāng)TBP濃度在90%時Li+萃取率有所降低。但是在含Li+高的鹵水中則不會出現(xiàn)TBP濃度升高萃取率降低的現(xiàn)象,如圖1(曲線A),此時溶液中有足夠的Li離子與Mg離子競爭,不會對萃取率產(chǎn)生影響。

　　結(jié)果顯示，不同濃度TBP對鋰萃取率的影響不同,TBP最佳萃取濃度為80%,萃取率達(dá)到93.68%。

　　四、磷酸三丁酯TBP萃取鋰的工藝條件及結(jié)果

　　1、通過斜率法確定了萃取反應(yīng)萃合比為2,通過化學(xué)分析法、紫外與紅外光譜分析表明TBP與LiFeCl形成絡(luò)合物，從而達(dá)到萃取分離。

　　2、在常溫、硫酸鐵溶液濃度為0.10-0.25molL、磷酸鈉溶液濃度為0.20-0.50molL、硫酸鐵溶液與磷酸鈉溶液的流量比為4:5、反應(yīng)物料在微反應(yīng)器反應(yīng)通道內(nèi)的流速超過5m/s時，即可制得納米級磷酸鐵粉體。

　　3、通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物料的流量比例,使磷酸鈉溶液過量20%以上,反應(yīng)環(huán)境處于堿性環(huán)境,才能生成磷酸鐵沉淀。

　　4、反應(yīng)溫度對產(chǎn)品磷酸鐵的平均粒度影響很大，且其平均粒徑隨反應(yīng)溫度的升高而增大。

　　五、離心萃取工藝介紹

　　鄭州天一萃取以鹽湖鹵水為原料，采用新型萃取溶劑和工藝技術(shù)流程，結(jié)合新型高效耐腐蝕離心萃取關(guān)鍵設(shè)備，開發(fā)出了環(huán)境友好、產(chǎn)品質(zhì)量好、運(yùn)行成本低的離心萃取鋰全自動工業(yè)化生產(chǎn)線。主機(jī)采用CWL-M系列離心萃取機(jī)，其具備以下優(yōu)勢：

　　1、設(shè)備處理量大,功耗低(同等處理量情況下,其功耗是傳統(tǒng)環(huán)隙式結(jié)構(gòu)離心萃取機(jī)的1/10-1/3);

　　2、上懸單支點(diǎn)結(jié)構(gòu),無底部軸承與機(jī)械密封,免維護(hù);

　　3、耐腐蝕性強(qiáng),可實現(xiàn)連續(xù)操作與間歇操作;

　　4、、合結(jié)構(gòu)可選配,可適用于易乳化的體系;

　　5、自動化程度高,操作環(huán)境好等;

　　6、結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性強(qiáng)。