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海水提锂萃取法.pdf

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海水提锂萃取法 萃取法是一种成熟的液液分离工业化技术，萃取法提锂通常采用对锂具有高 选择性且对其他杂质离子基本不存在萃取作用的有机溶剂萃取剂，将锂从卤水中 萃取入有机相中，实现锂与杂质的分离，再将锂反萃取；多级萃取、反萃取后， 将含锂溶液浓缩、除杂，即可获得氯化锂。 目前主要的锂萃取体系包括中性磷酸酯类和酰胺类萃取体系、冠醚类萃取体 系、离子液体萃取体系等。其中应用最成熟、具有工业化尝试经验的是磷酸三 丁酯（TBP）协同萃取体系：以TBP为萃取剂，Fe3+为共萃取离子。将TBP与 FeCl3共同加入盐湖卤水中，卤水中的Cl-可与FeCl3形成FeCl4-配阴离子， 配阴离子可与Li+共同被萃入有机相，大大提高锂的萃取率。萃取法具有提锂效 率高、操作过程简单、连续性强、固定投资小等诸多优点；工业化应用中，大华 化工下属兴华锂业利用萃取法工艺技术在大柴旦盐湖建立了年产10000t碳酸 锂的生产线。但萃取法作为主工艺在实际应用中，也存在一些问题：TBP协同萃 取体系中，一方面磷酸三丁酯浓度较高，对萃取设备的腐蚀性较强；另外在搅拌 过程中，三氯化铁容易乳化在萃取槽中形成絮状物，从而无法充分混合萃取和反 萃再生，对生产效率和回收率影响很大；而萃取法本身也存在一定环保问题， 尾液中容易残留一些有机物，需要额外的工艺进行尾液除油。因此，目前采用 萃取法作为盐湖提锂主工艺的仅有兴华锂业，萃取法在沉锂母液回收工段更具综 合优势。 沉锂工段中，碳酸锂沉锂母液为碳酸锂和硫酸钠的水溶液，其中碳酸锂为饱 和状态，硫酸钠为不饱和状态，还包含少量碳酸钠。由于高盐环境下碳酸锂的 平衡溶解度受到限制，因此沉锂反应的单程收率只有80%左右，还有20%左右的 锂离子残留在母液中。为避免锂的损失与污水对环境危害，通常需要进行母液回 收处理。常用的沉锂母液处理方法包括磷酸锂沉淀法、循环回收、太阳池蒸发 法和溶剂萃取法。磷酸锂沉淀法是目前使用最广泛的母液回收方法，即利用磷酸 锂与磷酸钠的溶度积系数差异实现锂钠高效分离，母液锂资源回收率90%+；但 从经济性角度来说，每生产1吨磷酸锂需要约3.3吨Na3PO4·12H2O，原料成 本超过10000元，而磷酸锂与碳酸锂价格相比也缺乏工业经济性优势。循环回收 是将沉锂母液直接返回系统进行循环，但由于母液中含有较多钠离子、氯离子和 碳酸根，长期容易造成富集，尤其是沉锂过程添加的碳酸钠中钠离子没有系统出 口，易造成产品中携带大量氯化钠，影响产品浓度。太阳池蒸发法是通过蒸发母 液中的水分，使其他金属阳离子沉淀，获得高浓度含锂溶液；但该工艺蒸发结 晶能耗高、锂的母液夹带损失严重，且母液因CO23-的存在而涉及pH的反复 调节，酸碱耗量大，成本高。萃取法作为在锂回收率和杂质元素选择性分离效果 方面具有显著优势的一种方法，卤水整体回收率可达90%以上，且锂钠分离系数 可达100以上。