萃取法提锂综合设计.ppt

萃取法提锂综合设计,姓名：陈玲清陈松班级：13级化工一班,锂性质概述,锂是重要的稀有元素,被誉为“能源金属”和“推动世界前进的重要元素”。金属锂及其化合物在电子、冶金、化工、医药、核能、宇航和能源等领域已得到广泛的应用。物理性质：银白色金属，质较软，是最轻的金属，锂的密度非常小，为非气态单质中最小的一个；压缩性小，硬度大，熔点高；锂容易地与铁以外的任意一种金属熔合；锂的焰色反应为紫红色。化学性质：金属活动性较强的金属,锂用途,碳酸锂：碳酸锂是锂的基础性化合物,有多种工业用途广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天、军事工业和制冷、焊接、锂合金、锂电池、受控核聚变反应堆、冶金连铸、医药等领域。碳酸锂对感情性精神病、躁狂症均有明显疗效,且还能预防躁狂症和忧郁症的复发,被称为“情感矫正剂”。氢氧化锂：首先应用于碱性蓄电池中的配料。氯化锂：白色立方晶体,吸水性极强,良好的干燥剂；用作大容量电池二次电池的电解质。,锂资源概述,锂资源主要赋存在盐湖卤水和花岗伟晶岩型矿床中，其中盐湖中锂资源占世界锂储量的66%和世界锂储量基础的80%以上。我国盐湖锂资源两个特点：一、是锂含量高，卤水中锂质量浓度高达2.23.1g/L；二、镁锂摩尔浓度比高，比国外高几十倍乃至百倍，相当于高度浓缩的锂盐存在于饱和甚至过饱和的氯化镁溶液中，高粘度。锂和镁的化学性质又十分相近，因而解决锂、镁资源的分离提取技术，是开发我国盐湖锂资源的关键问题。,锂的研究现状,盐湖卤水提锂盐的工艺方法：沉淀法、有机溶剂萃取法、离子交换吸附法、盐析法、碳化法、煅烧浸取法等。其中沉淀法、萃取法、离子交换吸附法研究较为深入，从卤水中提取锂在工业上一般都是蒸发分步结晶-沉淀，该法的主要产品形式一般都是碳酸锂。,萃取法,一、萃取概述二、萃取原理三、萃取剂四、仪器及药品五、装置及流程六、分析方法,一、有机萃取概述,萃取法提锂是20世纪60年代发展起来的，溶剂萃取法是国内外比较关注的一种方法，也是比较适合从高镁锂比盐湖卤水中提取碳酸锂的一种方法。溶剂萃取法提锂的关键是选用合适的萃取剂，利用有机溶剂对锂的特殊萃取性能，达到提取锂的目的。到目前为止，对萃取剂和萃取体系的研究主要集中在：醇、酮及-双酮类、季胺盐、偶氮类离子螯合-缔合类、冠醚类、酞菁类、有机磷类磷酸三丁酯萃取法提锂是目前研究最为深入和最具有工业化应用前景的提锂工艺。但该方法尚存在设备腐蚀和萃取剂的溶损等问题,应当进一步进行工艺优化,萃取关键设备选型以及萃取剂和盐酸的循环利用研究,以期尽早实现工业化。,二、萃取原理,利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。溶剂萃取工艺过程一般由萃取、洗涤和反萃取组成。一般将有机相提取水相中溶质的过程称为萃取，水相去除负载有机相中其他溶质或者包含物的过程称为洗涤，水相解析有机相中溶质的过程称为反萃取。,三、萃取剂,各萃取剂特点醇、酮类萃取剂大多数有机相溶损较严重，导致其应用受到限制；-双酮类螯合剂价格较贵，在碱性条件下水溶性较大，其所用协萃剂、稀释剂成本较高，来源比较困难，因此进行工业应用意义不大；冠醚类萃取体系萃取碱金属时，通过静电能作用同离子半径相匹配的离子结合，形成的离子络合物的稳定常数有较大差异。由于各种冠醚环孔穴大小不同，所能容纳的离子便出现了选择性。对锂有较强选择性的冠醚类萃取剂主要是羧酸冠醚类和冠醚膦酸酯类，但仅限于实验研究阶段，尚无工业应用报道。有机磷萃取体系中的中性磷类萃取剂是目前国内外研究最多的一种萃取锂的方法，中性磷萃取剂可分为磷酸酯（TRP）、磷酸酯（DRRP）、次膦酸酯（RDRP）和三烷基氧化膦（TRPO）四种类型，目前研究较多的是磷酸三丁酯（TBP）、丁基磷酸二丁基酯（DBBP），和三辛基氧化膦（TOPO），其中DBBP和TOPO对锂的萃取能力均比TBP低。溶剂萃取法由于萃取体系成本较高、萃取剂的溶损严重、选择性不理想等原因，仅仅处于实验阶段。,四、仪器及药品,仪器：电子天平调速多用振荡器精密pH计ICP容器烧杯玻璃棒分液漏斗容量瓶移液管锥形瓶量筒滴定管,试剂磷酸三丁酯，工业纯Fecl36H2o，化学纯盐酸化学纯LiCl，化学纯EDTA溶液络合T等稀释剂：煤油,五、装置及流程,将卤水浓缩分离析出的钠盐、钾盐和部分硫酸盐，在除硼后，加入FeCl3，溶液形成LiFeCl4，用所发明的TBP-煤油萃取体系将LiFeCl4萃取入有机相形成组成为LiFeCl42TBP的萃合物，经酸洗涤后用69mol/L盐酸反萃取，再经除杂、焙烧等最后可得无水氯化锂。,在高镁锂比卤水中添加FeCl3,然后用TBP-煤油萃取Li+的体系中,据研究发现,TBP在FeCl3存在时萃取锂是发生了如下过程：FeCl3+Cl-FeCl4-(1)Li+FeCl4-LiFeCl4(2)LiFeCl4+TBPLiFeCl42TBP(3)LiFeCl42TBP+HClHFeCl42TBP+LiCl(4),实验方法,将不同浓度的有机相与水相按相比（O/A）为21、Fe3+与Li+物质的量比为1.31放入分液漏斗中，在振荡器上振荡10min，静置分相。测定萃余水相中Fe3+、Li+、Mg2+Cl-H+浓度和有机相中Na+、K+浓度，用差减法计算出它们在另一相中的浓度，计算萃取率E、分配比D、分离系数。,有机溶剂萃取锂流程图,HCl,六、分析方法,用酸度计测定H+；用ICP-AES测定Li+、Na+、K+Fe3+；用Hg(NO3)2络合滴定法测定Cl-；用BaSO4沉淀法法测定SO42-；用EDTA络合滴定法测定Mg2+；（当溶液中含有