萃取法提锂综合设计

1、萃取萃取法提锂综合设计法提锂综合设计姓名：陈玲清姓名：陈玲清 陈松陈松班级：班级：1313级化工一班级化工一班锂锂性质概述性质概述 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。 化学性质化学性质：金属活动性较强的金属锂锂用途用途碳酸锂：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

2、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 8 0 % 以 上 。我 国 盐 湖 锂 资 源 两 个 特 点 ： 一、

3、 是锂 含 量 高 ， 卤 水 中 锂 质 量 浓 度 高 达 2 . 2 3 . 1 g / 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 ，高高 粘粘 度度 。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

4、 萃 取 法 、 离 子 交 换 吸 附 法 、 盐 析 法 、 碳 化 法 、 煅 烧 浸 取 法 等 。 其 中 沉沉 淀淀 法法 、萃、萃 取取 法法 、离、离 子子 交交 换换 吸吸 附附 法法 研 究 较 为 深 入 ，从 卤 水 中 提 取 锂 在 工 业 上 一 般 都 是 蒸蒸 发分发分 步步 结结 晶晶 - -沉沉 淀淀 ， 该 法 的 主 要 产 品 形 式 一 般 都 是 碳碳 酸酸 锂锂 。萃取法萃取法 一、萃取概述一、萃取概述 二、二、萃取原理萃取原理 三、三、萃取剂萃取剂 四、四、仪器及药品仪器及药品 五、五、装置及流程装置及流程 六、六、分析方法分析方法一、有机萃

5、取概述萃 取 法 提 锂 是 2 0 世 纪 6 0 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

6、 螯 合 - 缔 合 类 、 冠 醚 类 、 酞 菁 类 、 有有 机机 磷磷 类类磷磷 酸酸 三三 丁丁 酯酯 萃萃 取取 法法 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设备腐蚀和萃取剂的溶损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）的溶剂溶剂中溶解溶解度度或分配系数分配系数的不同，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

7、取萃取、洗涤洗涤和反萃取反萃取组成。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、萃取剂三、萃取剂各萃取剂特点各萃取剂特点醇 、 酮 类 萃 取 剂 大 多 数 有有 机机 相相 溶溶 损损 较较 严严 重重 ， 导 致 其 应 用 受 到 限 制 ； -双 酮 类 螯 合 剂 价价 格格 较较 贵贵 ， 在 碱 性 条 件 下 水 溶 性 较 大 ， 其 所 用 协 萃 剂 、 稀 释 剂 成 本较 高 ， 来来 源源 比比 较较 困困 难难 ， 因 此 进 行 工 业 应 用 意 义 不 大 ； 冠

8、 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 较较 强强 选选 择择 性性 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 。有有 机机 磷磷 萃萃 取取 体体 系系 中 的 中中 性性 磷磷 类类 萃萃

9、 取取 剂剂 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 （ T R P ）、磷 酸 酯 （ D R R P ）、 次 膦 酸 酯 （ R D R P ） 和 三 烷 基 氧 化 膦 （ T R P O ） 四 种 类 型 ， 目前 研 究 较 多 的 是 磷磷 酸酸 三三 丁丁 酯酯 （ T B P T B P ）、 丁 基 磷 酸 二 丁 基 酯 （ D B B P ）， 和 三 辛 基 氧化 膦（ T O P O ），其 中 D B B P 和 T O P O 对 锂 的 萃 取 能 力 均 比 T B P

10、 低 。溶 剂 萃 取 法 由 于萃 取 体 系 成成 本本 较较 高高 、 萃 取 剂 的 溶溶 损损 严严 重重 、 选选 择择 性性 不不 理理 想想 等 原 因 ， 仅 仅 处 于 实 验 阶段 。四、仪器及药品 仪器：仪器：电子天平电子天平调速多用振荡器调速多用振荡器精密精密pHpH计计ICPICP 容器容器烧杯烧杯 玻璃棒玻璃棒 分液分液漏斗漏斗 容量瓶容量瓶移液管移液管 锥形瓶锥形瓶量筒量筒 滴定管滴定管试剂试剂磷酸三丁酯，磷酸三丁酯， 工业纯工业纯Fecl36H2oFecl36H2o，化学纯，化学纯盐酸盐酸 化学纯化学纯LiClLiCl， 化学纯化学纯EDTAEDTA溶液溶液络

11、络合合T T等等稀释剂：煤油稀释剂：煤油 五、装置及流程五、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 F e C l3， 溶 液 形 成 L i F e C l4， 用 所 发 明 的 T B P - 煤 油 萃 取 体 系将 L i F e C l4萃 取 入 有 机 相 形 成 组 成 为 L i F e C l42 T B P 的 萃 合 物 ，经 酸 洗 涤 后 用 6 9 m o l / 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在

12、高镁锂比卤水中添加F FE EC CL L3,3,然后用然后用TBP-TBP-煤油萃取煤油萃取L LI I+ +的体系中的体系中, ,据研究发现据研究发现,TBP,TBP在在F FE EC CL L3 3存在时萃取锂存在时萃取锂是发生了如下是发生了如下过程过程：FECL3+ CL- FECL4- (1)LI+ FECL4- LIFECL4(2)LIFECL4+ TBP LIFECL42TBP (3)LIFECL42TBP+ HCL HFECL42TBP+ LICL (4)实验方法将不同浓度的有机相与水 相 按 相 比 （O/A）为2 1、Fe3+与Li+物质的量比为1.3 1 放入分液漏斗中

13、，在振荡器上振荡 10 min，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有机溶剂萃取锂流程图HCl六、分析六、分析方法方法用 酸 度 计 测 定 H + ；用 I C P - A E S 测 定 L i + 、 N a + 、 K + Fe3+ ；用 H g ( N O3) 2 络 合 滴 定 法 测 定 C l - ；用 B a S O4沉 淀 法 法 测 定 S O42- ；用 E D T A 络 合 滴 定 法 测 定 M g 2 + ；（ 当 溶 液 中 含 有 少 量 F e 3 + 对 滴定 M g 2 + 存 在干 扰 时 ， 加 入 4