溶劑萃取法從低品位高黏土浸出液中提取鋰的研究

李慧芳，王 曉，白有鵬，張世翔

（青海大學(xué)化工學(xué)院，青海西寧 810016）

鋰是自然界中標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)最低、電化學(xué)當(dāng)量最大、最輕的金屬元素，是電池的理想原材料，是天生的“能源金屬”，也是新型清潔能源的主要原材料［1-2］。鋰在自然界中主要以固體礦和鹽湖鹵水兩種形式存在，其中鹽湖鋰資源占59%以上［3-4］。中國(guó)鹽湖鹵水主要分布于青海和西藏地區(qū)，其顯著特點(diǎn)是鎂鋰比較高，這一特點(diǎn)使得中國(guó)鹽湖鹵水開發(fā)無法借鑒國(guó)外成熟的技術(shù)。此外，青海和西藏的自然環(huán)境較為惡劣，湖區(qū)生態(tài)較為脆弱［5-6］，因此，鹽湖提鋰能否順利實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)除了受生產(chǎn)技術(shù)的限制，還受限于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。而從固體鋰礦中提取分離鋰已經(jīng)有多年開采歷史［7-9］，且技術(shù)較為成熟，但目前高品位的鋰礦已基本被開采，如何從現(xiàn)有的低品位鋰礦中回收提取鋰資源是目前的研究熱點(diǎn)。

從低品位鋰礦中提取鋰首先需要將鋰礦溶解得到含鋰的浸出液，再?gòu)暮嚱鲆褐羞M(jìn)行鋰的分離提取。從含鋰溶液中分離提取鋰的方法主要有沉淀法［10-11］、離子交換法［12-13］、膜分離法［14-15］和溶劑萃取法［16-17］等，溶劑萃取法因?qū)θ芤褐械匿囯x子具有較高的選擇性、操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作和自動(dòng)化控制等一系列優(yōu)點(diǎn)備受學(xué)者們關(guān)注［18-19］。本文中所用高黏土浸出液的主要成分是AlCl3、LiCl 和FeCl3。前期研究表明，TBP-FeCl3萃取體系從含鋰溶液中分離提取鋰的效果最優(yōu)［20-22］。同時(shí)，水相中含有充足的MgCl2或AlCl3對(duì)鋰的萃取都是有利的，且AlCl3對(duì)鋰的作用效果更強(qiáng)［23］。因此，本文采用TBP-FeCl3萃取體系從低品位高黏土浸出液的模擬溶液中開展鋰的分離提取實(shí)驗(yàn)，分別考察水相組成、負(fù)載有機(jī)相組成、TBP含量、Fe與Li物質(zhì)的量比、相比（有機(jī)相與水相的體積比）等因素對(duì)萃取鋰的影響。為了實(shí)現(xiàn)萃取有機(jī)相的循環(huán)使用，對(duì)萃取后的有機(jī)相進(jìn)行反萃和再生研究，確定各工藝參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

六水氯化鋁、無水氯化鋰、六水三氯化鐵、六水氯化鎂、碳酸氫鈉、無水碳酸鈉、鹽酸、磷酸三丁酯、甲基異丁基酮（MIBK）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丁酯（BA）、（2-乙基己基）磷酸單-2-乙基己基酯（P507）、二（2-乙基己基）磷酸酯（P204）、N，N-雙（1-甲基庚基）乙酰胺（N503），均為分析純；煤油，工業(yè)級(jí)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

SHA-B 型恒溫振蕩器；JA50038 型電子天平；DHG9053A型吸熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；另外，實(shí)驗(yàn)中還使用了移液槍、錐形瓶、容量瓶、漏斗、量筒、燒杯等儀器。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

水相的制備：稱取一定量的LiCl、AlCl3·6H2O和FeCl3·6H2O 置于燒杯中，加入一定量的去離子水溶解，待徹底溶解后進(jìn)行過濾，將濾液置于試劑瓶中存放，備用。

負(fù)載有機(jī)相的制備：首先配制水相，稱取一定量的金屬鹵化物（如NaCl、KCl、MgCl2、AlCl3·6H2O 和FeCl3·6H2O）置于燒杯中，加入一定量的去離子水溶解，待徹底溶解后取溶液過濾，將濾液置于試劑瓶中存放，備用；然后配制有機(jī)相，用量筒量取一定體積的萃取劑和稀釋劑置于試劑瓶中，混合均勻，備用；最后將配制好的水相和有機(jī)相按照一定的相比加入到分液漏斗中，將其置于水浴搖床中振蕩10 min，待振蕩結(jié)束后取出分液漏斗靜置分相，待兩相徹底分開后將水相由分液漏斗下端出口放出，有機(jī)相從分液漏斗上端倒入試劑瓶，即得負(fù)載有機(jī)相。

1.4 數(shù)據(jù)處理

萃取率是萃取體系對(duì)萃取效果的最直接體現(xiàn)，也是萃取過程的核心考察指標(biāo)，通過測(cè)定萃取前后水相金屬離子含量，即可由式（1）計(jì)算出金屬離子的萃取率E：

式中，ρ0和ρe分別代表萃取前和萃取后水相金屬離子的含量，mg/L。

采用溶劑萃取法進(jìn)行物質(zhì)的提取分離時(shí)，通常采用分配比D表示物質(zhì)被提取的難易程度。當(dāng)萃取達(dá)到平衡時(shí)，被萃取物質(zhì)在有機(jī)相的總濃度與水相的總濃度之比即為D，D的計(jì)算式為：

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取過程

2.1.1 水相組成對(duì)萃取鋰的影響

本實(shí)驗(yàn)首先制備負(fù)載有機(jī)相，將80%（體積分?jǐn)?shù)，下同）TBP和20%煤油組成的有機(jī)相與2 mol/L MgCl2和0.036 5 mol/L FeCl3組成的水相按照相比為2∶1進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層有機(jī)相即為負(fù)載Mg 的有機(jī)相。為了考察水相組成對(duì)萃取鋰的影響，分別配制水相組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3、0.028 8 mol/L LiCl+2 mol/L AlCl3和0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3，將負(fù)載Mg的有機(jī)相與水相分別按相比為2∶1進(jìn)行萃取反應(yīng)，之后分別將萃取后有機(jī)相與6 mol/L HCl 按相比為1∶2 進(jìn)行反萃實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可知，當(dāng)水相中僅有LiCl和FeCl3無AlCl3時(shí)，鋰的萃取率為0，即負(fù)載有機(jī)相對(duì)鋰無萃取作用，這可能是因?yàn)樗嘀蠰iCl和FeCl3濃度僅有0.028 8 mol/L和0.036 5 mol/L，當(dāng)其與有機(jī)相接觸時(shí)水相中的Li+無法與有機(jī)相中的Mg2+進(jìn)行有效的離子交換，因此有機(jī)相對(duì)鋰幾乎沒有萃取作用；當(dāng)水相中僅有LiCl和AlCl3無FeCl3時(shí)，鋰的萃取率為38.54%，負(fù)載有機(jī)相對(duì)水相的鋰有一定的萃取作用，雖然水相中LiCl濃度只有0.028 8 mol/L，但是AlCl3濃度為2 mol/L，水相離子強(qiáng)度增大，增加了水相中Li+與有機(jī)相中的Mg2+進(jìn)行離子交換的概率；當(dāng)水相中含有LiCl、AlCl3和FeCl3時(shí)，鋰的萃取率為82.66%，負(fù)載有機(jī)相對(duì)水相的鋰有較強(qiáng)的萃取作用，這可能是因?yàn)楫?dāng)水相同時(shí)含有0.028 8 mol/L LiCl、2 mol/L AlCl3和0.036 5 mol/L FeCl3時(shí)，不僅水相的離子強(qiáng)度增大了，還形成了FeCl4-［23］，該配陰離子也可與Li+共同被萃入有機(jī)相。因此，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中將水相組成確定為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3。

2.1.2 有機(jī)相金屬離子種類對(duì)萃取鋰的影響

為了考察有機(jī)相中金屬離子種類對(duì)萃取鋰的影響，本實(shí)驗(yàn)首先將80%TBP 和20%煤油組成的有機(jī)相分別與飽和NaCl、飽和KCl、3 mol/L MgCl2、2 mol/L AlCl3和0.036 5 mol/L FeCl3組成的水相按照相比為2∶1進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載Na+、K+、Mg2+或Al3+的有機(jī)相；然后將4 種負(fù)載不同金屬離子的有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按相比為2∶1 進(jìn)行萃取反應(yīng)，有機(jī)相金屬離子種類對(duì)萃取鋰的影響如圖1所示。由圖1可知，當(dāng)有機(jī)相負(fù)載金屬離子為Na+、Mg2+、Al3+時(shí)，鋰的萃取率均超過70%；當(dāng)金屬離子為K+時(shí)，鋰的萃取率小于60%，有機(jī)相中鋰離子濃度與鋰萃取率呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。由2.1.1的研究?jī)?nèi)容可知，負(fù)載有機(jī)相與水相進(jìn)行萃取反應(yīng)時(shí)，除了發(fā)生離子交換反應(yīng)還發(fā)生了萃取反應(yīng)。當(dāng)負(fù)載金屬離子為Na+、Mg2+和Al3+時(shí)，有機(jī)相中金屬離子與水相Li+進(jìn)行離子交換反應(yīng)時(shí)，有機(jī)相中的Na+、Mg2+和Al3+均會(huì)不同程度地進(jìn)入水相，由于水相所含金屬離子主要是Li+、Fe3+和Al3+，當(dāng)有機(jī)相負(fù)載金屬離子為Na+和Mg2+時(shí)，二者在與水相Li+進(jìn)行離子交換反應(yīng)時(shí)，會(huì)將Na+和Mg2+引入水相，當(dāng)有機(jī)相負(fù)載金屬離子為Al3+時(shí)，無論是發(fā)生萃取反應(yīng)還是離子交換反應(yīng)，均不會(huì)將雜質(zhì)離子引入水相。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)將負(fù)載Al3+有機(jī)相作為萃取鋰的有機(jī)相。

圖1 有機(jī)相負(fù)載不同金屬離子對(duì)萃取鋰的影響Fig.1 Effect of organic phase loading with different metal ion on lithium extraction

2.1.3 有機(jī)相AlCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響

為了考察有機(jī)相AlCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響，本實(shí)驗(yàn)首先將80%TBP和20%煤油組成的有機(jī)相分別與0、0.5、1、1.5、2、3 mol/L AlCl3和0.036 5 mol/L FeCl3組成的水相按照相比為2∶1 進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載不同濃度Al3+的有機(jī)相；然后將負(fù)載不同濃度Al3+的有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按相比為2∶1 進(jìn)行萃取反應(yīng)。有機(jī)相AlCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響如圖2 所示。由圖2 可知，有機(jī)相中鋰離子濃度和鋰的萃取率均隨著有機(jī)相AlCl3濃度的增加而增加，當(dāng)AlCl3濃度為2 mol/L時(shí)，有機(jī)相中鋰離子濃度和鋰的萃取率基本趨于穩(wěn)定。這可能是因?yàn)橹苽湄?fù)載有機(jī)相的水相中AlCl3濃度增加，有利于負(fù)載有機(jī)相中形成更多的FeCl4-配陰離子，該配陰離子的增加對(duì)鋰的萃取有利［23］。此外，水相過多的AlCl3也會(huì)被萃入負(fù)載有機(jī)相，游離在有機(jī)相中的AlCl3在負(fù)載有機(jī)相和水相發(fā)生萃取鋰的反應(yīng)時(shí)，還可起到鹽析劑的作用。為了保證負(fù)載有機(jī)相對(duì)水相鋰離子有較高的萃取率，將制備負(fù)載有機(jī)相的水相AlCl3濃度確定為2 mol/L。

圖2 有機(jī)相AlCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響Fig.2 Effect of AlCl3 concentration in organic phase on lithium extraction

2.1.4 有機(jī)相TBP濃度對(duì)萃取鋰的影響

萃取劑濃度在萃取過程中起著非常重要的作用，為了考察有機(jī)相TBP濃度對(duì)萃取鋰的影響，本實(shí)驗(yàn)首先將含0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%（體積分?jǐn)?shù)）TBP 的有機(jī)相分別與2 mol/L AlCl3和0.036 5 mol/L FeCl3組成的水相按照相比為2∶1 進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載不同濃度TBP的有機(jī)相。然后將負(fù)載不同濃度TBP的有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按相比為2∶1 進(jìn)行萃取反應(yīng)，有機(jī)相TBP 濃度對(duì)萃取鋰的影響如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)TBP體積分?jǐn)?shù)低于50%時(shí)，鋰萃取率和有機(jī)相中鋰離子濃度均隨TBP濃度增加而增加；當(dāng)TBP體積分?jǐn)?shù)為50%～80%時(shí)，鋰萃取率和有機(jī)相中鋰離子濃度基本不變；當(dāng)TBP 體積分?jǐn)?shù)高于80%時(shí)，鋰萃取率和有機(jī)相中鋰離子濃度均隨TBP 濃度增加而降低。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)將制備有機(jī)相的TBP體積分?jǐn)?shù)確定為50%。

圖3 有機(jī)相TBP濃度對(duì)萃取鋰的影響Fig.3 Effect of TBP concentration in organic phase on lithium extraction

2.1.5 稀釋劑種類對(duì)萃取鋰的影響

在研究有機(jī)相TBP 濃度對(duì)萃取鋰的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TBP 體積分?jǐn)?shù)低于60%以后，萃取過程中會(huì)出現(xiàn)第三相，這是因?yàn)槊河蜑榉菢O性溶劑，萃取過程中形成的萃合物在煤油中的溶解性較差，當(dāng)TBP 濃度較低時(shí)萃合物從有機(jī)相中析出即出現(xiàn)第三相，這對(duì)于萃取反應(yīng)和分相都是極為不利的。為了解決第三相出現(xiàn)的問題，本實(shí)驗(yàn)分別將組成為50%TBP+50%稀釋劑（煤油、MIBK、EA、BA、N503、P507和P204）的有機(jī)相與0.036 5 mol/L FeCl3和2 mol/L AlCl3組成的水相按照相比為2∶1 進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載不同稀釋劑的有機(jī)相，然后將負(fù)載不同稀釋劑的有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按相比為2∶1 進(jìn)行萃取反應(yīng)，稀釋劑種類對(duì)萃取鋰的影響如圖4所示。由圖4可知，當(dāng)稀釋劑為煤油、MIBK 和BA 時(shí)，鋰萃取率和有機(jī)相中鋰濃度較高；當(dāng)稀釋劑為MIBK時(shí)兩相分相最快，且萃取過程中無第三相產(chǎn)生。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用MIBK 作為稀釋劑。

圖4 稀釋劑種類對(duì)萃取鋰的影響Fig.4 Effect of kinds of diluent on lithium extraction

2.1.6 有機(jī)相Fe與Li物質(zhì)的量比對(duì)萃取鋰的影響

TBP-FeCl3萃取體系從含鋰溶液中分離提取Li的過程中FeCl3起著共萃劑的作用。該體系真正起萃取作用的是FeCl4-，F(xiàn)eCl4-和Li+共同被TBP萃入有機(jī)相［19］。負(fù)載有機(jī)相中FeCl4-的主要來源是FeCl3，為了考察有機(jī)相FeCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響，本實(shí)驗(yàn)首先將組成為50%TBP+50%MIBK 的有機(jī)相分別與0、0.014 0、0.028 1、0.036 5、0.042 1、0.047 7、0.056 2、0.084 2 mol/L FeCl3和2 mol/L AlCl3組成的水相按照相比為2∶1進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載不同濃度鐵的有機(jī)相；然后將負(fù)載不同濃度鐵的有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按照相比為2∶1進(jìn)行萃取反應(yīng)，有機(jī)相FeCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響如圖5 所示。由圖5 可知，隨著Fe 與Li 物質(zhì)的量比（LiCl 濃度為0.028 8 mol/L，改變FeCl3濃度）的增加，有機(jī)相中鋰濃度和鋰萃取率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)Fe 與Li 物質(zhì)的量比為1.7，即FeCl3濃度為0.047 7 mol/L 時(shí)，鋰的萃取率和有機(jī)相中鋰濃度基本趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)樗嘀蠰iCl 含量是一定的，當(dāng)TBP 對(duì)FeCl4-和Li+的萃取達(dá)到極限時(shí)，繼續(xù)增加FeCl3濃度對(duì)鋰的萃取作用不大。因此，制備負(fù)載有機(jī)相的FeCl3濃度確定為0.047 7 mol/L。

圖5 有機(jī)相FeCl3濃度對(duì)萃取鋰的影響Fig.5 Effect of FeCl3 concentration in organic phase on lithium extraction

2.1.7 相比對(duì)萃取鋰的影響

實(shí)驗(yàn)中選擇合適的相比不僅可以提高鋰的萃取效果，還可以改善分相效果。為了考察相比對(duì)萃取鋰的影響，本實(shí)驗(yàn)首先將組成為50%TBP+50%MIBK的有機(jī)相與0.047 7 mol/L FeCl3和2 mol/L AlCl3組成的水相按照相比為2∶1 進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載有機(jī)相；然后將負(fù)載有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按照相比為1∶2、1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1 進(jìn)行萃取反應(yīng)，相比對(duì)萃取鋰的影響如圖6所示。由圖6可知，隨著相比的增加有機(jī)相中鋰濃度和鋰萃取率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但當(dāng)相比達(dá)到2∶1 時(shí)，有機(jī)相中的鋰濃度和鋰萃取率上升趨勢(shì)減緩。這是因?yàn)樵谙啾容^小時(shí)，有機(jī)相和水相的鋰濃度差別較大，萃取過程中的傳質(zhì)推動(dòng)力較強(qiáng)，當(dāng)相比較大時(shí)，傳質(zhì)推動(dòng)力相對(duì)較弱。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)將相比確定為2∶1。

圖6 相比對(duì)萃取鋰的影響Fig.6 Effect of phase ratio of O/A on lithium extraction

2.2 反萃過程

TBP-FeCl3萃取體系對(duì)H+的萃取順序優(yōu)于Li+，因此本實(shí)驗(yàn)選擇HCl為反萃液［18］。為了考察不同鹽酸濃度對(duì)反萃效果的影響，本實(shí)驗(yàn)分別采用0、1、2、3、4、5、6、8 mol/L HCl 作為反萃液，對(duì)萃取鋰后的有機(jī)相按照相比為1∶2 進(jìn)行反萃取實(shí)驗(yàn)，不同鹽酸濃度對(duì)反萃效果的影響如圖7所示。由圖7可知，反萃液中鋰濃度隨著鹽酸濃度的增加逐漸下降，鐵濃度表現(xiàn)出先快速下降后保持穩(wěn)定的趨勢(shì)，當(dāng)HCl 濃度為3 mol/L 時(shí)，反萃液中鐵濃度幾乎為0。為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載有機(jī)相的循環(huán)使用，在反萃過程中需將Fe3+保持在有機(jī)相中。因此，反萃液選擇3 mol/L HCl。

圖7 鹽酸濃度對(duì)反萃效果的影響Fig.7 Effect of HCl concentration on stripping

2.3 再生過程

經(jīng)反萃后負(fù)載有機(jī)相中的FeCl4-大部分被H+結(jié)合，有機(jī)相整體呈現(xiàn)酸性。酸性有機(jī)相對(duì)含鋰溶液幾乎沒有萃取作用，前期研究中常選用2 mol/L NaOH 作為再生液，但由于NaOH 堿性較強(qiáng)，再生過程中會(huì)使負(fù)載有機(jī)相中Fe3+發(fā)生不同程度的水解。為了恢復(fù)有機(jī)相萃取鋰的能力，本實(shí)驗(yàn)分別采用0.5、1、1.5、2、2.5、3 mol/L Na2CO3作為再生液對(duì)反萃有機(jī)相按照相比為10∶1進(jìn)行再生，然后將經(jīng)再生后的有機(jī)相與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按照相比為2∶1進(jìn)行萃取反應(yīng)，Na2CO3濃度對(duì)再生效果的影響如圖8 所示。由圖8 可知，當(dāng)Na2CO3濃度為1 mol/L 時(shí)，鋰的萃取率最高，且有機(jī)相中鋰濃度相對(duì)較高。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇1 mol/L Na2CO3作為再生液。

圖8 Na2CO3濃度對(duì)再生效果的影響Fig.8 Effect of Na2CO3 concentration on regeneration

2.4 三級(jí)串級(jí)逆流實(shí)驗(yàn)

單級(jí)萃取由于受兩相傳質(zhì)推動(dòng)力限制，其傳質(zhì)效果不太理想。為了加強(qiáng)兩相的傳質(zhì)推動(dòng)力，根據(jù)操作線和平衡線繪制梯級(jí)，為了實(shí)現(xiàn)95%以上的鋰萃取率，需要采用三級(jí)串級(jí)操作。按照串級(jí)實(shí)驗(yàn)的流程（如圖9 所示），本實(shí)驗(yàn)首先將組成為50%TBP+50%MIBK 的有機(jī)相與0.047 7 mol/L FeCl3和2 mol/L AlCl3組成的水相按照相比為2∶1 進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，待兩相徹底分開后，上層即為負(fù)載有機(jī)相；然后將負(fù)載有機(jī)相分別與組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3的水相按照相比為2∶1進(jìn)行了五排三級(jí)串級(jí)逆流實(shí)驗(yàn)。對(duì)萃取鋰后的有機(jī)相采用3 mol/L HCl 按照相比為1∶2 進(jìn)行反萃取實(shí)驗(yàn)，對(duì)反萃液和萃余液中的鋰離子進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2 所示。由表2可知，經(jīng)三級(jí)串級(jí)逆流實(shí)驗(yàn)后，鋰的萃取率達(dá)到了99.72%，實(shí)現(xiàn)了從低品位高黏土浸出液中萃取鋰的目的。

圖9 串級(jí)實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.9 Flow diagram of cascade experiments

表2 串級(jí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of cascade experiments

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以TBP 為萃取劑、MIBK 為稀釋劑、FeCl3為共萃劑，開展從高黏土浸出液的模擬溶液中萃取鋰的研究，通過考察水相組成、負(fù)載有機(jī)相金屬離子種類、負(fù)載有機(jī)相AlCl3濃度、負(fù)載有機(jī)相TBP 濃度、Fe 與Li 物質(zhì)的量比、相比等因素對(duì)鋰萃取性能的影響。確定了水相組成為0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl3+2 mol/L AlCl3、負(fù)載有機(jī)相金屬離子為Al3+、負(fù)載有機(jī)相中AlCl3濃度為2 mol/L、TBP體積分?jǐn)?shù)為50%、Fe 與Li 物質(zhì)的量比為1.7、萃取相比為2∶1。為了避免萃取過程中出現(xiàn)第三相，選擇極性較強(qiáng)的MIBK 作為稀釋劑。3 mol/L HCl 和1 mol/L Na2CO3分別被確定為反萃液和再生液。為了實(shí)現(xiàn)鋰的高效回收，本實(shí)驗(yàn)采用三級(jí)串級(jí)逆流實(shí)驗(yàn)進(jìn)行鋰的萃取實(shí)驗(yàn)，經(jīng)串級(jí)萃取實(shí)驗(yàn)后鋰萃取率達(dá)到了99.72%，這一結(jié)果表明TBP-MIBK-FeCl3萃取體系實(shí)現(xiàn)了從低品位高黏土浸出液的模擬溶液中有效分離提取鋰的目的。