鹵水提鋰設(shè)備腐蝕性問(wèn)題的解決方法：cwl-m系列離心萃取機(jī)

　　我國(guó)鹽湖含鋰鹵水資源有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):一是鋰含量高，鹵水中鋰質(zhì)量濃度高達(dá)2.2-3.1g/l;二是鎂鋰比高，比國(guó)外高數(shù)十倍乃至百倍，這給我國(guó)鋰資源的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了一定的難度。因而，研究出一種鋰資源的高效分離提取技術(shù)，是大規(guī)模開(kāi)發(fā)我國(guó)鹽湖鋰資源的關(guān)鍵。

　　針對(duì)鹽鹵尤其是高氯化鎂鹽湖鹵水體系，國(guó)內(nèi)外曾研究過(guò)多種萃取劑，如含磷有機(jī)萃取劑、胺類(lèi)萃取劑、雙酮、酮、醇、冠醚，混合萃取劑等。值得指出的是:在我國(guó)以tbp萃取法提鋰研究的實(shí)驗(yàn)規(guī)模大且最為深入，從高鎂鋰比鹵水中提鋰最為有效，是具有工業(yè)應(yīng)用前景的鹽湖高鎂鋰比鹵水提鋰方法之一，但是單一的用tbp作為萃取劑存在有萃取效率相對(duì)較低的缺陷，且該法對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，萃取劑溶損較大且易對(duì)環(huán)境造成污染。

　　因此，研制一種耐腐蝕的新型設(shè)備，與高效的提取方法相結(jié)合，是解決現(xiàn)有鹽湖提鋰問(wèn)題的關(guān)鍵。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用離心萃取機(jī)進(jìn)行鹽湖提鋰的方法，將先進(jìn)設(shè)備與獨(dú)特工藝相結(jié)合，解決了鹽湖提鋰過(guò)程中的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，萃取劑溶損較大且易對(duì)環(huán)境造成污染問(wèn)題，同時(shí)達(dá)到了較高提取效率的效果。

　　為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種應(yīng)用離心萃取機(jī)進(jìn)行鹽湖提鋰的方法，包括以下步驟：

　　(1)萃取段：將預(yù)處理的鹽湖鋰水與萃取劑以體積比為1∶1-5混合加入到離心萃取機(jī)進(jìn)行萃取;溫度為25-35℃;4-5級(jí)逆流萃取;所述萃取劑為磷酸三丁酯和煤油，其體積比為，磷酸三丁酯/煤油=1∶1-3;

　　(2)酸洗段：將步驟1)萃取所得有機(jī)相在所述離心萃取機(jī)中進(jìn)行酸洗，溫度為25-35℃;3-4級(jí)逆流萃取;所述酸洗劑為3-4mol/l的鹽酸;所述有機(jī)相和鹽酸的體積比為3-5∶1;

　　(3)反萃取段：將步驟2)所得有機(jī)相在所述離心萃取機(jī)中進(jìn)行反萃取，溫度為25-35℃;3-4級(jí)逆流反萃取;反萃取劑為4-6mol/l的鹽酸;所述有機(jī)相和鹽酸的體積比為8-10∶1。

　　進(jìn)一步地，所述鹽湖鋰水的預(yù)處理為，向待萃取的鹽湖鋰水中加入過(guò)量的fecl3，形成lifecl4。進(jìn)一步地，所述磷酸三丁酯和煤油的體積比為磷酸三丁酯/煤油=1∶3。

　　進(jìn)一步地，所述離心萃取機(jī)，包括機(jī)架、電機(jī)、外殼、重相堰板和水平蓋，所述水平蓋和外殼分別固定于機(jī)架上，所述外殼側(cè)壁上設(shè)有重相出口和輕相出口，所述水平蓋的下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置有減震塊;所述電機(jī)固定于水平蓋上方;還包括通過(guò)軸懸掛于水平蓋上的轉(zhuǎn)鼓，所述轉(zhuǎn)鼓通過(guò)鎖母固定于軸上，所述的外殼的外壁設(shè)有與殼體相切的進(jìn)料口，所述進(jìn)料口包括重相進(jìn)料口和輕相進(jìn)料口，內(nèi)壁上部設(shè)有重相集液腔、輕相集液腔，內(nèi)壁下部設(shè)有導(dǎo)流葉，殼體底部?jī)?nèi)表面設(shè)有渦流盤(pán)，渦流盤(pán)中間設(shè)有放料閥;所述的軸為定制電機(jī)軸，為電機(jī)軸整體加長(zhǎng)。

　　進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)鼓懸掛于水平蓋上，其下部無(wú)軸承、無(wú)機(jī)械密封，轉(zhuǎn)鼓為復(fù)合材料模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹(shù)脂。進(jìn)一步地，所述的外殼為復(fù)合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹(shù)脂。進(jìn)一步地，所述重相堰板為均分為多個(gè)弧段，重相堰板由該多個(gè)弧段拼接而成。

　　進(jìn)一步地，所述的離心萃取機(jī)進(jìn)料、重相出口、輕相出口均采用帶法蘭的彎頭和可伸縮管的波紋管連接，管道連接均為復(fù)合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯或全氟烷氧基樹(shù)脂。

　　所述的離心萃取機(jī)重相出口、輕相出口均配有取樣閥，溫度檢測(cè)口。

　　為了提高萃取效率，將本發(fā)明的離心萃取機(jī)和萃取工藝有效的結(jié)合，我們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)探索，尤其需要指出的是，萃取劑的選擇、多級(jí)逆流萃取實(shí)驗(yàn)溶劑的選擇及參數(shù)的設(shè)置、多級(jí)酸洗實(shí)驗(yàn)酸的選擇及試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定在整個(gè)萃取效果中顯得尤為重要。

　　以下我們對(duì)萃取劑的篩選，多級(jí)逆流萃取實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置、多級(jí)酸洗實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要列舉并進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

　　實(shí)驗(yàn)1：萃取劑的選擇實(shí)驗(yàn)選擇異丙醇、氟代β-雙酮+三烷基氧磷、磷酸三丁酯及稀釋劑磺化煤油作為萃取劑的成分，改變萃取劑種類(lèi)及配比，進(jìn)行小試實(shí)驗(yàn)。將發(fā)酵液和不同種類(lèi)及配比的萃取劑分別加熱至30℃，在分液漏斗中進(jìn)行搖瓶實(shí)驗(yàn)，待兩相完全分層后，取樣檢測(cè)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：選用氟代β-雙酮：三烷基氧磷=2:3作為萃取劑時(shí)，萃取率最高，但是β-雙酮類(lèi)萃取劑造價(jià)太高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，綜合考慮，選用tbp：磺化煤油=1:3的萃取劑體系最佳。

　　實(shí)驗(yàn)2：多級(jí)逆流萃取實(shí)驗(yàn)在通量為160ml/min，體積比o/a為3∶1，進(jìn)料溫度為35℃，逆流萃取的操作條件下，采用cwl50-m系列新型高效離心萃取機(jī)作為萃取設(shè)備，改變萃取級(jí)數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)效果。將預(yù)處理后的鹵水(含有l(wèi)ifecl4的溶液)和萃取劑均加熱到35℃，鹵水以40ml/min的進(jìn)料量從萃取器的重相進(jìn)料口進(jìn)入設(shè)備,萃取劑以120ml/min的進(jìn)料量從萃取器的輕相進(jìn)料口進(jìn)入設(shè)備，待兩相均出料穩(wěn)定后，取樣檢測(cè)，同時(shí)觀察設(shè)備腐蝕情況。萃取級(jí)數(shù)依次設(shè)置為1、2、3、4、5、6，重復(fù)上述操作，

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：隨著萃取級(jí)數(shù)的增加，萃取率逐漸升高，分離效果好，經(jīng)過(guò)5級(jí)逆流萃取后，鋰以lifecl4·2tbp的萃合物形式萃入有機(jī)相中，鋰的萃取率可達(dá)到90.48%。更高的萃取級(jí)數(shù)下鋰的萃取率基本不會(huì)再有提升，且設(shè)備沒(méi)有腐蝕情況。

　　實(shí)驗(yàn)3：多級(jí)酸洗實(shí)驗(yàn)在通量為120ml/min，體積比o/a為5∶1，進(jìn)料溫度為35℃，逆流萃取的操作條件下，采用cwl50-m系列新型高效離心萃取機(jī)作為萃取設(shè)備，改變萃取級(jí)數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)效果。將經(jīng)過(guò)5級(jí)萃取后的負(fù)載有機(jī)相和3～4mol/l的鹽酸均加熱到35℃，負(fù)載有機(jī)相以100ml/min的進(jìn)料量從萃取器的輕相進(jìn)料口進(jìn)入設(shè)備,鹽酸以20ml/min的進(jìn)料量從萃取器的重相進(jìn)料口進(jìn)入設(shè)備，待兩相均出料穩(wěn)定后，觀察設(shè)備腐蝕情況。萃取級(jí)數(shù)依次設(shè)置為1、2、3、4，重復(fù)上述操作。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：隨著酸洗級(jí)數(shù)的增加，設(shè)備并未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕現(xiàn)象，不論高級(jí)別還是低級(jí)別的萃取，分離效果均良好。

　　實(shí)驗(yàn)4：多級(jí)逆流反萃取實(shí)驗(yàn)在通量為110ml/min，體積比o/a為10∶1，進(jìn)料溫度為35℃，逆流反萃取的操作條件下，采用cwl50-m系列新型高效離心萃取機(jī)作為反萃取設(shè)備，改變反萃取級(jí)數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)效果。將負(fù)載有機(jī)相和反萃取劑均加熱到35℃，反萃取劑以10ml/min的進(jìn)料量從萃取器的重相進(jìn)料口進(jìn)入設(shè)備,負(fù)載有機(jī)相以100ml/min的進(jìn)料量從萃取器的輕相進(jìn)料口進(jìn)入設(shè)備，待兩相均出料穩(wěn)定后，取樣檢測(cè)，同時(shí)觀察設(shè)備腐蝕情況。萃取級(jí)數(shù)依次設(shè)置為1、2、3、4，重復(fù)上述操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過(guò)反萃，鋰以licl的形式進(jìn)入水相中。隨著反萃取級(jí)數(shù)的增加，反萃取率逐漸升高，設(shè)備未發(fā)現(xiàn)腐蝕情況，并且分離效果好，經(jīng)過(guò)4級(jí)逆流反萃取后，反萃取率可達(dá)到95.68%，最終得到的licl產(chǎn)品純度可達(dá)96.5%。

　　實(shí)驗(yàn)5：設(shè)備耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)在通量為160ml/min，體積比o/a為3∶1，進(jìn)料溫度為35℃，5逆流萃取的操作條件下，分別采用cwl-m系列新型高效離心萃取機(jī)、傳統(tǒng)離心萃取機(jī)、混合澄清槽作為萃取設(shè)備，連續(xù)運(yùn)行一周，觀察各個(gè)設(shè)備腐蝕情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：傳統(tǒng)的萃取設(shè)備都出現(xiàn)了不同程度的腐蝕，cwl-m系列離心萃取機(jī)未發(fā)現(xiàn)任何腐蝕，說(shuō)明cwl-m系列離心萃取機(jī)的耐腐蝕性能最佳。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　1.本發(fā)明提供的離心萃取機(jī)是一種新型高效的鹽湖提鋰設(shè)備，具有耐腐蝕性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)精巧，萃取率高等顯著優(yōu)勢(shì)。離心萃取機(jī)殼體、轉(zhuǎn)鼓和管道均為復(fù)合材料整體模塑成型，材質(zhì)為聚丙烯，全氟烷氧基樹(shù)脂，有效的提高了設(shè)備的耐腐蝕性能。離心萃取機(jī)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)萃取反應(yīng)器進(jìn)行萃取反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了萃取、反萃和酸洗的半自動(dòng)化和一體化，同時(shí)，由于本發(fā)明所用離心萃取機(jī)上設(shè)置有平衡減震結(jié)構(gòu)，有利于降低萃取反應(yīng)的震動(dòng)，增強(qiáng)了整個(gè)機(jī)器的穩(wěn)定性。

　　2.本發(fā)明提供的鹽湖提鋰方法，通過(guò)萃取、酸洗和反萃取獲得較高純度的鋰鹽，萃取階段優(yōu)選磷酸三丁酯/煤油=1∶1-3作為萃取劑，既保證了較高的提取率，又降低了生產(chǎn)的成本，便于推廣應(yīng)用和工業(yè)化生產(chǎn);酸洗和反萃取階段先以較低濃度的鹽酸，再用較高濃度的鹽酸對(duì)含鋰有機(jī)溶劑進(jìn)行洗滌，逐級(jí)除去有機(jī)溶劑中溶于鹽酸的雜質(zhì)，提高了鋰鹽的純度。

　　3.本發(fā)明將離心萃取機(jī)應(yīng)用到鹽湖提鋰技術(shù)后，既能有效地解決設(shè)備腐蝕和萃取劑溶損問(wèn)題，又能提高提取率和提取工作的的效率。打開(kāi)了鹽湖提鋰工業(yè)應(yīng)用的市場(chǎng)，具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的工藝流程圖;圖2為本發(fā)明離心萃取機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。