本發(fā)明涉及準(zhǔn)分餾萃取分離硫酸鋰中鈉和鉀的方法，特別是涉及一種以鋰皂化t-bambp為萃取有機(jī)相，硫酸鋰料液為表觀洗滌劑，準(zhǔn)分餾萃取法分離硫酸鋰溶液中雜質(zhì)鈉和鉀的工藝方法，屬于溶劑萃取技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰功能材料廣泛用于原子能、航空航天、國防工業(yè)、光學(xué)儀器等高科技領(lǐng)域。純度高于99.99％的硫酸鋰是制備高性能鋰功能材料的重要原料，因此研究開發(fā)制備純度高于99.99％硫酸鋰的工藝方法具有重要的實際意義。

工業(yè)級99％硫酸鋰中的主要堿金屬雜質(zhì)是鈉和鉀。由于鉀鈉與鋰同屬于堿金屬元素，在元素周期表中彼此毗鄰，因此鉀離子和鈉離子與鋰離子的性質(zhì)相似。因此，在制備純度較高的硫酸鋰時，鋰與鉀鈉尤其是鋰與鈉之間的分離較困難。由此可知，欲制備純度高于99.99％硫酸鋰，分離以鈉為代表的堿金屬雜質(zhì)是關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前，從純度為99％的工業(yè)級硫酸鋰中分離雜質(zhì)鈉和鉀依然采用沉淀-再沉淀、結(jié)晶-重結(jié)晶等傳統(tǒng)方法。采用傳統(tǒng)方法分離硫酸鋰中堿金屬雜質(zhì)，存在作業(yè)環(huán)境要求高、勞動強(qiáng)度大、分離效果較差、生產(chǎn)成本高、收率低、硫酸鋰的純度低于99.999％等缺點。截至今日，鮮見有關(guān)制備純度為99.999％～99.9999％硫酸鋰的報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有分離硫酸鋰中鈉和鉀所存在的缺點和技術(shù)困難，提出一種分離硫酸鋰中鈉和鉀新方法。

本發(fā)明準(zhǔn)分餾萃取分離硫酸鋰中鈉和鉀的方法，以分離除去了堿土金屬雜質(zhì)之后的硫酸鋰溶液為料液，4-叔丁基-2-(α-甲芐基)苯酚(通常簡稱為t-bambp)為萃取劑，磺化煤油為稀釋劑，鋰皂化t-bambp為萃取有機(jī)相(又稱為有機(jī)溶液)，硫酸鋰料液為表觀洗滌劑，具體通過以下工藝方案來實現(xiàn)。

1)硫酸鋰料液

硫酸鋰料液采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.0m～2.0m，鈉的濃度為0.002m～0.012m，鉀的濃度為0.001m～0.006m。

2)有機(jī)相

有機(jī)相為t-bambp的磺化煤油溶液，t-bambp濃度為0.8m～1.0m，鋰皂化率為15％～20％。

3)表觀洗滌液

表觀洗滌液為硫酸鋰料液，采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.0m～2.0m，鈉的濃度為0.002m～0.012m，鉀的濃度為0.001m～0.006m。

4)準(zhǔn)分餾萃取體系

準(zhǔn)分餾萃取體系由萃取段和萃洗段構(gòu)成。鋰皂化有機(jī)相從第1級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；硫酸鋰料液從萃取段與萃洗段的交界處進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；表觀洗滌液從最后1級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系。

5)分離產(chǎn)品

從第1級出口水相中獲得目標(biāo)產(chǎn)品硫酸鋰溶液，其中鋰的濃度為1.0m～2.0m，鈉的濃度為2.5×10^-7m～2.6×10^-6m，鉀的濃度為1.1×10^-8m～1.0×10^-7m。將所得硫酸鋰溶液濃縮結(jié)晶，獲得純度為99.999％～99.9999％級水合硫酸鋰。與原料相比較，分離產(chǎn)品中鈉的去除率為99.978％～99.9969％，鉀的去除率為99.9983％～99.99957％。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：①分離效果好，鈉的去除率為99.978％～99.9969％，鉀的去除率為99.9983％～99.99957％。②產(chǎn)品純度高，可以制得99.999％～99.9999％(5n～6n)級水合硫酸鋰產(chǎn)品。③分離成本低，分離所得的硫酸鋰溶液濃度高，便于濃縮結(jié)晶；在硫酸體系中直接分離除去2n級硫酸鋰原料中的鈉鉀等堿金屬雜質(zhì)，工藝流程短且適合大規(guī)模生產(chǎn)。④綠色化程度高，準(zhǔn)分餾萃取水相出口溶液為目標(biāo)產(chǎn)品硫酸鋰溶液，濃縮結(jié)晶獲得水合硫酸鋰晶體；有機(jī)相出口溶液經(jīng)過硫酸溶液反萃取獲得含鉀鈉的硫酸鋰溶液(習(xí)慣上稱為硫酸鋰粗產(chǎn)品)，直接返回2n硫酸鋰生產(chǎn)線處理，鋰的綜合收率高；反萃取之后的有機(jī)相轉(zhuǎn)移至鋰皂化工藝段，循環(huán)使用。此外，本發(fā)明還具有與2n硫酸鋰生產(chǎn)線工藝銜接性好、設(shè)備簡單、操作簡便、作業(yè)環(huán)境好等優(yōu)點。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述的準(zhǔn)分餾萃取分離硫酸鋰中鈉和鉀的方法作進(jìn)一步描述。

實施例1：

1)硫酸鋰料液

硫酸鋰料液采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.5m，鈉的濃度為0.006m，鉀的濃度為0.003m。

2)有機(jī)相

有機(jī)相為t-bambp的磺化煤油溶液，t-bambp濃度為0.9m，鋰皂化率為18％。

3)表觀洗滌液

表觀洗滌液為硫酸鋰料液，采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.5m，鈉的濃度為0.006m，鉀的濃度為0.003m。

4)準(zhǔn)分餾萃取體系

準(zhǔn)分餾萃取體系由萃取段和萃洗段構(gòu)成。鋰皂化有機(jī)相從第1級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；硫酸鋰料液從第40級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；表觀洗滌液從54級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系。

5)分離產(chǎn)品

從第1級出口水相中獲得目標(biāo)產(chǎn)品硫酸鋰溶液，其中鋰的濃度為1.5m，鈉的濃度為2.5×10^-7m(0.00000025m)，鉀的濃度為1.3×10^-8m(0.000000013m)。將所得硫酸鋰溶液濃縮結(jié)晶，獲得純度為99.9999％級水合硫酸鋰。

6)分離效果

與原料相比較，分離產(chǎn)品中鈉的去除率為99.9958％，鉀的去除率為99.99957％。

實施例2：

1)硫酸鋰料液

硫酸鋰料液采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.5m，鈉的濃度為0.002m，鉀的濃度為0.001m。

2)有機(jī)相

有機(jī)相為t-bambp的磺化煤油溶液，t-bambp濃度為1.0m，鋰皂化率為17％。

3)表觀洗滌液

表觀洗滌液為硫酸鋰料液，采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.5m，鈉的濃度為0.012m，鉀的濃度為0.006m。

4)準(zhǔn)分餾萃取體系

準(zhǔn)分餾萃取體系由萃取段和萃洗段構(gòu)成。鋰皂化有機(jī)相從第1級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；硫酸鋰料液從第35級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；表觀洗滌液從50級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系。

5)分離產(chǎn)品

從第1級出口水相中獲得目標(biāo)產(chǎn)品硫酸鋰溶液，其中鋰的濃度為1.5m，鈉的濃度為2.8×10^-7m(0.00000028m)，鉀的濃度為1.1×10^-8m(0.000000011m)。將所得硫酸鋰溶液濃縮結(jié)晶，獲得純度為99.9999％級水合硫酸鋰。

6)分離效果

與原料相比較，分離產(chǎn)品中鈉的去除率為99.9969％，鉀的去除率為99.99928％。

實施例3：

1)硫酸鋰料液

硫酸鋰料液采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為2.0m，鈉的濃度為0.012m，鉀的濃度為0.006m。

2)有機(jī)相

有機(jī)相為t-bambp的磺化煤油溶液，t-bambp濃度為1.0m，鋰皂化率為20％。

3)表觀洗滌液

表觀洗滌液為硫酸鋰料液，采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為2.0m，鈉的濃度為0.012m，鉀的濃度為0.006m。

4)準(zhǔn)分餾萃取體系

準(zhǔn)分餾萃取體系由萃取段和萃洗段構(gòu)成。鋰皂化有機(jī)相從第1級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；硫酸鋰料液從第32級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；表觀洗滌液從46級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系。

5)分離產(chǎn)品

從第1級出口水相中獲得目標(biāo)產(chǎn)品硫酸鋰溶液，其中鋰的濃度為2.0m，鈉的濃度為2.6×10^-6m(0.0000026m)，鉀的濃度為1.0×10^-7m(0.00000010m)。將所得硫酸鋰溶液濃縮結(jié)晶，獲得純度為99.999％級水合硫酸鋰。

6)分離效果

與原料相比較，分離產(chǎn)品中鈉的去除率為99.978％，鉀的去除率為99.9983％。

實施例4：

1)硫酸鋰料液

硫酸鋰料液采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.0m，鈉的濃度為0.002m，鉀的濃度為0.001m。

2)有機(jī)相

有機(jī)相為t-bambp的磺化煤油溶液，t-bambp濃度為0.8m，鋰皂化率為15％。

3)表觀洗滌液

表觀洗滌液為硫酸鋰料液，采用氫氧化鋰調(diào)節(jié)ph值為13，其中鋰的濃度為1.0m，鈉的濃度為0.002m，鉀的濃度為0.001m。

4)準(zhǔn)分餾萃取體系

準(zhǔn)分餾萃取體系由萃取段和萃洗段構(gòu)成。鋰皂化有機(jī)相從第1級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；硫酸鋰料液從第36級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系；表觀洗滌液從51級進(jìn)入準(zhǔn)分餾萃取體系。

5)分離產(chǎn)品

從第1級出口水相中獲得目標(biāo)產(chǎn)品硫酸鋰溶液，其中鋰的濃度為1.0m，鈉的濃度為3.1×10^-7m(0.00000031m)，鉀的濃度為2.6×10^-8m(0.000000026m)。將所得硫酸鋰溶液濃縮結(jié)晶，獲得純度為99.9999％級水合硫酸鋰。

6)分離效果

與原料相比較，分離產(chǎn)品中鈉的去除率為99.978％，鉀的去除率為99.9983％。