【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰回收，具體涉及一種從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法。
技術介紹
1、鋰廣泛應用于耐熱玻璃、陶瓷、鋰潤滑脂潤滑劑、鐵和鋼以及鋁生產的助熔劑添加劑、新能源電池材料等領域，尤其是在新能源電池材料領域的應用逐年增長。目前，鋰原料有鋰礦石、鹽湖鹵水、地熱泉和二次鋰資源。無論是哪種原料，大部分仍采用碳酸鈉沉鋰工藝獲得碳酸鋰產品，而由于碳酸鋰具有一定的溶解度，因此，沉淀后溶液中仍含有一定量的鋰(li：0.1～5g/l)，而且，溶液中含有大量的鈉以及鈣、鎂等其他雜質，溶液呈堿性，導致鋰在溶液中難以回收。當前，從低濃度鋰溶液高效回收鋰已成為研究熱點。
2、目前，從低濃度鋰溶液中富集回收鋰并制備碳酸鋰的方法主要有吸附法、沉淀法、萃取法等。其中，吸附法的大致工藝如下：采用吸附劑多次吸附含鋰溶液，并多次使用酸液解吸獲得的含鋰酸液，再返回系統前端。因此，吸附法需多次吸附解吸，步驟繁瑣。沉淀法為成熟的工藝，其主要是對含鋰溶液進行酸化除碳、蒸發濃縮、碳酸沉鋰等步驟繼續用于沉鋰制備碳酸鋰，但此方法蒸汽消耗量大，原料投入多，工序復雜。萃取法有如申請號為202010750006.6的專利技術所公開的方法：通過從較高濃度含鋰溶液中萃取獲得萃取相，并通過碳酸反萃并加熱至50℃以上的方式獲得碳酸鋰，該方法的鋰萃取率僅為80％，獲得的碳酸鋰純度不高，并且粒徑較粗，未能直接獲得電池級碳酸鋰。因此，為了縮短工藝流程，減少能耗，節約成本，仍需開發一種新方法來回收鋰，并能通過萃取直接制備高純度碳酸鋰。
技術實現思路>
1、本專利技術意在提供一種從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，以解決低濃度含鋰溶液中鋰資源難以富集回收的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術的方案為：一種從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，包括以下步驟：
3、s1、萃取：使用萃取有機相萃取水相中的鋰離子，獲得負載有機相和萃余液；其中，萃取有機相包括萃取劑、改質劑和稀釋劑，萃取劑為雙酮類萃取劑；
4、s2、反萃：使用反萃水相反萃取負載有機相，并在反萃取過程中通入co2氣體，使得鋰離子從負載有機相轉移至反萃水相并同時進行結晶，再經相分離，獲得碳酸鋰固體；其中，反萃水相包括反萃劑和表面活性劑；
5、s3、后處理：碳酸鋰固體經洗滌和干燥后，獲得電子級碳酸鋰超細粉體。
6、可選地，在步驟s1中，萃取劑的濃度為5～60vol％，改質劑的濃度為0～30vol％，且改質劑的濃度不取0。
7、可選地，在步驟s1中，萃取劑包括β-二酮、苯甲酰三氟丙酮和壬基三氟丙酮中的至少一種，改質劑包括磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、異辛醇、十三醇、二異丁基酮、甲基異丁基甲酮、苯乙酮和2-庚酮中的至少兩種。
8、可選地，在步驟s1中，萃取有機相與水相的體積比為1～5:1，萃取過程中ph值為12.5～14.0。
9、可選地，在步驟s1中，水相中鋰離子濃度為0.1～5g/l，負載有機相中鋰離子濃度為0.1～25g/l。
10、可選地，在步驟s2中，反萃劑的濃度為10～60g/l，表面活性劑的濃度為400～600ppm。
11、可選地，在步驟s2中，反萃劑包括碳酸鋰和碳酸氫鋰中的至少一種，表面活性劑包括乙二醇、丁二醇、戊二醇和2-已基-1,3-己二醇中的至少一種。
12、可選地，在步驟s2中，負載有機相與反萃水相的體積比為1～10:1，反萃時長為3～30min。
13、可選地，在步驟s1與步驟s2之間還存在洗滌步驟：使用洗水洗滌負載有機相。
14、可選地，在洗滌步驟中，負載有機相與洗水的體積比為1～3:1，洗滌過程中ph值為10.5～12.0
15、本方案的工作原理及有益效果在于：本方案首先通過萃取方式從低濃度含鋰溶液中萃取鋰，獲得富集后含特定質量分數的鋰負載有機相，將該負載有機相與反萃水相充分混合并通入co2氣體，控制反萃條件使鋰的反萃過程與碳酸鋰結晶過程同步進行，如此，碳酸鋰晶核形成與生長被限制在反萃過程中形成的超細液滴內，從而實現對晶型、生長速度以及晶粒粒徑的有效控制。反萃后經分離獲得碳酸鋰固體經洗滌和干燥后，獲得電子級碳酸鋰超細粉體。因此，本方案提供了一種高效、環保、低成本從低濃度鋰溶液中制備碳酸鋰的方法，通過控制萃取與反萃取條件，有效實現鋰鈉分離與鋰的富集，同時將碳酸鋰制備過程與反萃過程同步進行，在反萃過程中形成的超細液滴能夠限制碳酸鈉晶核生長，從而實現對碳酸鋰晶粒直徑的有效調控，所獲得的碳酸鋰具有雜質含量低、粒度細且可控性好、粒徑分布范圍窄、產品結晶度和形貌好的特點。如此，本方案解決了目前工業上大量低濃度含鋰洗水、沉鋰母液中低濃度鋰難以回收的問題，以及使用碳酸鈉沉鋰傳統工藝中鋰鈉分離效果差、鋰回收率低、鋰損失嚴重的問題，具有產品質量穩定、生產效率高、成本低的優點。
16、綜上所述，本方案的優勢在于：
17、1、通過萃取和反萃，可以直接制備高純超細碳酸鋰固體顆粒，生產流程短，效率高。
18、2、通過萃取技術將低濃度鋰溶液中的鋰富集回收，同時具有鋰鈉分離徹底的特點，產品雜質含量少，鋰回收率高。
19、3、碳酸鋰的結晶過程在反萃過程中同步完成，通過控制萃取與反萃條件，可使反萃水相被破碎為無數獨立的、分散的小液滴，各液滴之間的傳質作用大大減弱，碳酸鋰晶粒生長被限制在超細液滴(反萃水相)內，從而實現對產品晶型、生長速率以及晶粒直徑的有效控制，產品粒度可根據需要調整達到微米級、亞微米級甚至納米級，而且粒徑分布范圍窄。
20、4、控制合適的反萃劑濃度、反萃相比(負載有機相與反萃水相的體積比)和負載有機相金屬離子濃度等條件,可獲得球型或類球型,且結晶度較好的碳酸鋰顆粒。
21、5、本方案產生的廢液少，且洗水洗滌后可回收循環使用，在相分離后獲得的有機相可作為萃取有機相循環使用、水相可作為反萃水相循環使用，環保壓力小，成本低。
22、6、本方案中各項參數容易控制，產品質量波動小，非常有利于工業化生產。
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1.一種從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S1中，萃取劑的濃度為5～60vol％，改質劑的濃度為0～30vol％，且改質劑的濃度不取0。
3.根據權利要求2所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S1中，萃取劑包括β-二酮、苯甲酰三氟丙酮和壬基三氟丙酮中的至少一種，改質劑包括磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、異辛醇、十三醇、二異丁基酮、甲基異丁基甲酮、苯乙酮和2-庚酮中的至少兩種。
4.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S1中，萃取有機相與水相的體積比為1～5:1，萃取過程中pH值為12.5～14.0。
5.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S1中，水相中鋰離子濃度為0.1～5g/L，負載有機相中鋰離子濃度為0.1～25g/L。
6.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S2中，
7.根據權利要求6所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S2中，反萃劑包括碳酸鋰和碳酸氫鋰中的至少一種，表面活性劑包括乙二醇、丁二醇、戊二醇和2-已基-1,3-己二醇中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S2中，負載有機相與反萃水相的體積比為1～10:1，反萃時長為3～30min。
9.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟S1與步驟S2之間還存在洗滌步驟：使用洗水洗滌負載有機相。
10.根據權利要求9所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在洗滌步驟中，負載有機相與洗水的體積比為1～3:1，洗滌過程中pH值為10.5～12.0。
...【技術特征摘要】
1.一種從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟s1中，萃取劑的濃度為5～60vol％，改質劑的濃度為0～30vol％，且改質劑的濃度不取0。
3.根據權利要求2所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟s1中，萃取劑包括β-二酮、苯甲酰三氟丙酮和壬基三氟丙酮中的至少一種，改質劑包括磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、異辛醇、十三醇、二異丁基酮、甲基異丁基甲酮、苯乙酮和2-庚酮中的至少兩種。
4.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟s1中，萃取有機相與水相的體積比為1～5:1，萃取過程中ph值為12.5～14.0。
5.根據權利要求1所述的從低濃度鋰溶液中萃取制備碳酸鋰的方法，其特征在于：在步驟s1中，水相中鋰離子濃度為0.1～5g/l，負載有機相中鋰離子濃度為0.1～25g/l。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊帆，徐志剛，楊林，汪世川，王永茜，王朝華，鄒潛，唐巳洋，
申請(專利權)人：重慶康普化學工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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