盐湖卤水锂的分离纯化方法与萃取反应机理研究

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自2015年新能源汽车的爆发式增长,世界锂需求量急速增加,加速锂资源开发具有重要意义。我国境内锂资源颇为丰富,盐湖卤水更是蕴含着巨大的能量。其中萃取法提锂以其成本低,绿色环保,工艺流程简单等优点逐步成为卤水提锂的热点。目前萃取法大多仍以Fe Cl3为共萃剂,加入萃取剂稀释剂作为萃取体系,并着重对萃取剂与稀释剂种类进行研究。本课题对于使用新型萃取剂对盐湖卤水中锂进行分离提取提供了新思路。本论文以脱硼卤水为原料,采用实验室自主合成的具有酰胺基团的有机试剂N414、N218以及O4228,使用溶剂萃取法对盐湖卤水中锂进行分离提取,内容如下:(1)本论文通过反复多次对萃取剂、协萃剂、稀释剂进行筛选,以萃取率、反应平衡时间、有机相水相分层状态、原料是否价廉易得为依据,使用ICP(高频电感耦合等离子体原子吸收光谱仪)测得萃取前后离子变化,最终选取的萃取体系为:N414-N218-O4228-白油体系。萃取体系确定后,对高镁锂比脱硼卤水进行单次萃取实验,得到单次锂萃取率稳定在78%左右。之后对萃取条件进行优化,使其达到最优级。单因素实验确定条件实验结果为,体系的最佳配比为:50%N414-25%N218-10%O4228-15%白油,相比(O/A)=2:1,Fe/Li=1.15:1,水相p H值=1.5,此时,锂的单次萃取率达到84%。(2)除脱硼卤水外,萃取体系还对郴州卤水、沉锂母液等低镁锂比卤水进行萃取,结果显示N414-N218萃取体系更适用于高镁锂比盐湖卤水,且对其他金属离子如钠镁钾离子有着良好选择性。(3)通过理论计算不同温度下反应热力学函数,得知本次萃取反应为放热反应。对比研究N414-N218体系萃取前后红外光谱特征峰的位移变化后以及水相有机相颜色变化,验证了负载相进行离子交换后,结构发生变化。本论文创新点在于N414-N218萃取体系达到高锂萃取率的同时,还能使萃取剂在萃取过程中一直保持稳定状态,即使水相p H值略高时萃取后有机相不乳化水相p H值几乎不变,有效解决了当前溶剂萃取法提锂中有机相易乳化易降解的问题。相比同样稳定效果的离子液体萃取剂,本论文所用萃取剂原料价廉易得,更适用于工业生产。
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