酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法。該制作方法以氫氧化鋰、氧化鋰或碳酸鋰為皂化劑，一步皂化反應(yīng)即可獲得直接進(jìn)入純化鋰的串級(jí)萃取分離體系。該制作方法適用于酸性磷類萃取劑、羧酸類萃取劑和有機(jī)酚類萃取劑的鋰皂化，所制備的鋰皂化有機(jī)相適合用于串級(jí)萃取制備高純和超高純鋰產(chǎn)品。制作方法包括三個(gè)核心步驟：①制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液；②制備皂化劑的水溶液或漿料；③制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相。本發(fā)明具有皂化工藝流程短、不排放皂化廢鹽水、綠色化程度高、皂化成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及酸性萃取劑皂化有機(jī)相的制作方法，特別是涉及酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高純和超高純鋰產(chǎn)品是極其重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于電子材料、鋰電池電極材料、磁性材料、陶瓷材料、玻璃材料、鋰合金材料、鋰電池電解質(zhì)、原子能、航空航天、國(guó)防工業(yè)、光學(xué)儀器、制冷工業(yè)等領(lǐng)域。采用酸性萃取劑來分離工業(yè)級(jí)鋰料液中的金屬離子雜質(zhì)，是制備高純和超高純鋰產(chǎn)品的首選方法。因?yàn)槭褂盟嵝暂腿囀请y萃組分，其他金屬離子(比如鐵、鋁、鈣、鎂)等雜質(zhì)是易萃組分；所以，酸性萃取劑有機(jī)相的金屬負(fù)載量較少。難萃組分比例高而易萃組分比例低，對(duì)萃取分離而言是極為有利的基本條件。
[0003]在分離工業(yè)中，使用的酸性萃取劑主要是酸性磷類、羧酸類和酚類。為了提高酸性萃取劑的萃取效率，在實(shí)際使用時(shí)通常需要對(duì)酸性萃取劑的有機(jī)相進(jìn)行皂化?，F(xiàn)有的皂化工藝主要有氨阜化、鈉阜化、韓阜化和鎂阜化。就酸性萃取劑分離純化鋰而言，現(xiàn)有的這些皂化方法主要存在以下不足:①必須進(jìn)行第二步皂化，皂化工序長(zhǎng)。HA表示酸性萃取劑，則氨皂化、鈉皂化、鈣皂化和鎂皂化的產(chǎn)物分別是NH4A、NaA, CaA2和MgA2，這些鹽類不能直接進(jìn)入純化純鋰的萃取分離體系。因此，必須通過離子交換反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)第二步皂化，才能獲得可以進(jìn)入萃取分離體系的皂化產(chǎn)物鋰鹽LiA。②必定產(chǎn)生含鹽皂化廢水，污染環(huán)境。氨皂化時(shí)排放銨鹽廢水，鈉皂化時(shí)排放鈉鹽廢水，鈣皂化時(shí)排放鈣鹽廢水，鎂皂化時(shí)排放鎂鹽廢水。③鈉、鈣和鎂污染鋰產(chǎn)品，嚴(yán)重降低鋰產(chǎn)品的純度。由于鋰離子的性質(zhì)與鈉離子、鎂離子和鈣離子的性質(zhì)較為相近，尤其是鎂離子。因此第二步皂化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低。鈉皂化、鈣皂化和鎂皂化，將分別在鋰產(chǎn)品中引入雜質(zhì)鈉離子、鈣離子和鎂離子，嚴(yán)重降低鋰產(chǎn)品純度。
[0004]顯然，就酸性萃取劑串級(jí)萃取制備高純和超高純鋰產(chǎn)品而言，氨皂化、鈉皂化、鈣皂化和鎂皂化工藝均存在重大缺陷，難以適應(yīng)。實(shí)際上，由于氨皂化的廢水中含有銨鹽，隨著氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)的要求提高，目前氨皂化已經(jīng)被淘汰了。總而言之，由于沒有合適的皂化方法，限制了酸性萃取劑在制備高純和超高純鋰產(chǎn)品中的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)酸性萃取劑用于提純制備高純和超高純鋰產(chǎn)品時(shí)尚無合適皂化方法之現(xiàn)狀，提供一種適合用于制備高純和超高純鋰產(chǎn)品的酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法。
[0006]本發(fā)明酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法具體通過以下工藝方案來實(shí)現(xiàn)。
[0007](I)制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
于室溫下，將酸性萃取劑和稀釋劑充分?jǐn)嚢杌旌?0 min~30 min，獲得未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液。[0008]所述的酸性萃取劑可以是二(2-乙基己基)磷酸(即P204)、2_乙基己基膦酸單2-乙基己基酯(即P507)、環(huán)烷酸或4-叔丁基-2 -(α -甲芐基)苯酚(g卩t_BAMBP);稀釋劑可以是煤油或磺化煤油。
[0009]當(dāng)萃取劑為環(huán)烷酸時(shí)，還需要使用異辛醇或仲合醇為添加劑。
[0010](2)制備皂化劑的水溶液或漿料 以氫氧化鋰、氧化鋰或碳酸鋰為皂化劑。
[0011]室溫下將氫氧化鋰或氧化鋰加入水中，攪拌至完全溶解后冷卻至20°C~50°C，獲得氫氧化鋰皂化液；或室溫下將碳酸鋰和水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍@得碳酸鋰皂化漿料。
[0012](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
控制皂化反應(yīng)溫度為20°C~50°C，將未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)相溶液與皂化劑的水溶液或漿料充分?jǐn)嚢?0 min~60 min后，靜置分層。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可用于制備皂化劑的水溶液或漿料。 [0013]所述的未負(fù)載的 酸性萃取劑有機(jī)溶液中酸性萃取劑的摩爾濃度為0.75 M~1.5M0
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:一步皂化獲得含有鋰鹽LiA的皂化有機(jī)相，可以直接進(jìn)入純化鋰的萃取分離體系，皂化工藝流程短；皂化不產(chǎn)生含鹽廢水，不排放廢鹽水，不污染環(huán)境；皂化過程中，水可以循環(huán)利用，綠色化程度高；皂化工序不會(huì)污染鋰產(chǎn)品，有利于獲得高純或超高純鋰產(chǎn)品；就酸性萃取劑純化鋰而言，本發(fā)明的皂化成本最低；目前酚類萃取劑只能用于氫氧化鋰介質(zhì)中提純鋰，本發(fā)明通過氫氧化鋰皂化酚類萃取劑后，可以用于氯化鋰、硫酸鋰和硝酸鋰等介質(zhì)中提純鋰，擴(kuò)大了酚類萃取劑的應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法作進(jìn)一步描述。
[0016]實(shí)施例1:
(O制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
在容器中依次加入100千克萃取劑P507和100千克稀釋劑煤油，于室溫下充分?jǐn)嚢?5min,混合均勻，獲得200千克未負(fù)載的P507有機(jī)溶液。該有機(jī)相溶液中P507的濃度為1.5M，備用。
[0017](2)制備皂化劑的水溶液
在容器中依次加入2.6千克皂化劑氫氧化鋰和47.4千克水，于室溫下攪拌至完全溶解,冷卻至溫度25°C,獲得50千克氫氧化鋰皂化液,備用。
[0018](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
在萃取器中，依次加入第一步所得200千克未負(fù)載P507有機(jī)溶液和第二步所得50千克氫氧化鋰皂化液，控制皂化反應(yīng)溫度為40°C左右，充分?jǐn)嚢?0 min后，靜置分層，兩相澄清后實(shí)施相分離。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，該皂化有機(jī)相含有P507的鋰鹽，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可以循環(huán)用于制備皂化劑氫氧化鋰的水溶液。
[0019]所得鋰皂化P507有機(jī)相的皂化率為36%。[0020]實(shí)施例2:
(O制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
在容器中依次加入100千克萃取劑P204和100千克稀釋劑磺化煤油，于室溫下充分?jǐn)嚢?0 min,混合均勻，獲得200千克未負(fù)載的P204有機(jī)溶液。該有機(jī)相溶液中P204的濃度為1.5 M，備用。[0021](2)制備皂化劑的漿料
在容器中依次加入3.0千克碳酸鋰和47千克水，于室溫下充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?，時(shí)間約為20 min，獲得50千克碳酸鋰皂化漿料。備用。
[0022](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
在萃取器中，依次加入第一步所得200千克未負(fù)載P204有機(jī)溶液和第二步所得50千克碳酸鋰皂化漿料，控制皂化反應(yīng)溫度為20°C，充分?jǐn)嚢?0 min后，靜置分層，兩相澄清后實(shí)施相分離。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，該皂化有機(jī)相含有P204鋰鹽，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可以循環(huán)用于制備皂化劑碳酸鋰的漿料。
[0023]所得鋰皂化P204有機(jī)相的皂化率為27%。
[0024]實(shí)施例3:
(O制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
在容器中依次加入67千克萃取劑P204和133千克稀釋劑煤油，于室溫下充分?jǐn)嚢?0min,混合均勻，獲得200千克未負(fù)載的P204有機(jī)溶液。該有機(jī)相溶液中P204的濃度為IM，備用。
[0025]( 2 )制備皂化劑的水溶液
在容器中依次加入0.48千克皂化劑氫氧化鋰和49.52千克水，于室溫下攪拌至完全溶解，冷卻至溫度20°C,獲得50千克氫氧化鋰皂化液,備用。
[0026](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
在萃取器中，依次加入第一步所得200千克未負(fù)載P204有機(jī)溶液和第二步所得50千克氫氧化鋰皂化液，控制皂化反應(yīng)溫度為50°C左右，充分?jǐn)嚢?0 min后，靜置分層，兩相澄清后實(shí)施相分離。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，該皂化有機(jī)相含有P204鋰鹽，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可以循環(huán)用于制備皂化劑氫氧化鋰的水溶液。
[0027]所得鋰皂化P204有機(jī)相的皂化率為10%。
[0028]實(shí)施例4:
(O制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
在容器中依次加入50千克萃取劑環(huán)烷酸、100千克稀釋劑磺化煤油和50千克添加劑仲辛醇，于室溫下充分?jǐn)嚢?0 min，混合均勻，獲得200千克未負(fù)載的環(huán)烷酸有機(jī)溶液。該有機(jī)相溶液中環(huán)烷酸的濃度為0.75 M，備用。
[0029](2)制備皂化劑的水溶液
在容器中依次加入I千克皂化劑氧化鋰和49千克水,于室溫下攪拌至完全溶解,冷卻至溫度30°C,獲得50千克氫氧化鋰皂化液,備用。
[0030](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
在萃取器中，依次加入第一步所得200千克未負(fù)載環(huán)烷酸有機(jī)溶液和第二步所得50千克氫氧化鋰皂化液，控制皂化反應(yīng)溫度為30°C左右，充分?jǐn)嚢?0 min后，靜置分層，兩相澄清后實(shí)施相分離。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，該皂化有機(jī)相含有環(huán)烷酸鋰鹽，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可以循環(huán)用于制備皂化劑的水溶液。
[0031]所得鋰皂化環(huán)烷酸有機(jī)相的皂化率為50%。
[0032]實(shí)施例5:
(I)制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
在容器中依次加入50千克萃取劑環(huán)烷酸、100千克稀釋劑煤油和50千克添加劑異辛醇，于室溫下充分?jǐn)嚢?0 min，混合均勻，獲得200千克未負(fù)載的環(huán)烷酸有機(jī)溶液。該有機(jī)相溶液中環(huán)烷酸的濃度為0.75 M，備用。
[0033](2)制備皂化劑的水溶液
在容器中依次加入1.6千 克皂化劑氫氧化鋰和48.4千克水,于室溫下攪拌至完全溶解,冷卻至溫度30°C,獲得50千克氫氧化鋰皂化液,備用。
[0034](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
在萃取器中，依次加入第一步所得200千克未負(fù)載環(huán)烷酸有機(jī)溶液和第二步所得50千克氫氧化鋰皂化液，控制皂化反應(yīng)溫度為30°C左右，充分?jǐn)嚢?0 min后，靜置分層，兩相澄清后實(shí)施相分離。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，該皂化有機(jī)相含有環(huán)烷酸鋰鹽，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可以循環(huán)用于制備皂化劑氫氧化鋰的水溶液。
[0035]所得鋰皂化環(huán)烷酸有機(jī)相的皂化率為80%。
[0036]實(shí)施例6:
(I)制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液
在容器中依次加入35千克萃取劑t-BAMBP和165千克稀釋劑磺化煤油，于室溫下充分?jǐn)嚢?0 min,混合均勻，獲得200千克未負(fù)載的t-BAMBP有機(jī)溶液。該有機(jī)相溶液中t-BAMBP的濃度為I M，備用。
[0037](2)制備皂化劑的水溶液
在容器中依次加入I千克皂化劑氫氧化鋰和49千克水,于室溫下攪拌至完全溶解,冷卻至溫度50°C,獲得50千克氫氧化鋰皂化液,備用。
[0038](3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相
在萃取器中，依次加入第一步所得200千克未負(fù)載t-BAMBP有機(jī)溶液和第二步所得50千克氫氧化鋰皂化液，控制皂化反應(yīng)溫度為25°C，充分?jǐn)嚢?0 min后，靜置分層，兩相澄清后實(shí)施相分離。上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，該皂化有機(jī)相含有t-BAMBP鋰鹽，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰；下層為水相，可以循環(huán)用于制備皂化劑氫氧化鋰的水溶液。
[0039]所得鋰皂化t-BAMBP有機(jī)相的皂化率為20%。
【權(quán)利要求】
1.一種酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法，其特征在于:其工藝方案如下: (1)制備未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液 于室溫下，將酸性萃取劑和稀釋劑充分?jǐn)嚢杌旌?0 min~30 min，獲得未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)溶液； 所述的酸性萃取劑可以是二(2-乙基己基)磷酸(即P204)、2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯(即P507)、環(huán)烷酸或4-叔丁基-2 -(α -甲芐基)苯酚(即t_BAMBP);稀釋劑可以是煤油或磺化煤油； 當(dāng)萃取劑為環(huán)烷酸時(shí)，還需要使用異辛醇或仲合醇為添加劑； (2)制備皂化劑的水溶液或漿料 以氫氧化鋰、氧化鋰或碳酸鋰為皂化劑； 室溫下將氫氧化鋰或氧化鋰加入水中，攪拌至完全溶解后冷卻至20°C~50°C，獲得氫氧化鋰皂化液；或室溫下將碳酸鋰和水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍@得碳酸鋰皂化漿料； (3)制備酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相 控制皂化反應(yīng)溫度為20°C~50°C，將未負(fù)載的酸性萃取劑有機(jī)相溶液與皂化劑的水溶液或漿料充分?jǐn)嚢?0 min~60 min后，靜置分層，上層為酸性萃取劑的鋰皂化有機(jī)相，用于分離提純鋰制備高純和超高純鋰，下層為水相，可用于制備皂化劑的水溶液或漿料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性萃取劑鋰皂化有機(jī)相的制作方法，其特征在于:所述的未負(fù)載的酸性萃取劑 有機(jī)溶液中，酸性萃取劑的摩爾濃度為0.75 M~1.5 M0
【文檔編號(hào)】C22B3/38GK103526022SQ201310492255
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】鐘學(xué)明, 吳少林 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)