盐湖卤水萃取法提锂的研究进展

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240035

摘要/Abstract

摘要：

随着全球锂电行业的迅猛发展，作为原材料的锂需求量也日益攀升。盐湖卤水中蕴含着丰富的锂资源，但浓度低、成分复杂。开发高效锂分离技术，从卤水中提取锂资源具有重要的经济价值和战略意义。溶剂萃取法具有处理量大、萃取效率高、优异选择性以及易于规模化操作等优点，具有良好的工业应用前景。本文主要综述了近5年常用的萃取体系，包括β-二酮、有机磷化合物、大环分子、磷酰基吡唑啉酮、离子液体以及低共熔溶剂。系统地分析了各种萃取体系的作用机理、适用的环境以及存在的优缺点，对于萃取体系存在的问题进一步介绍了萃取过程强化技术，如膜萃取强化、电场强化。最后，对未来各种萃取体系的研究重点和改进提出了观点和评述，同时对萃取体系的发展前景进行了展望。

关键词: 锂, 选择性, 萃取分离, 盐湖卤水

Abstract:

In recent years， with the rapid development of the global lithium battery industry， the demand for lithium as a raw material is also increasing. There are abundant lithium resources in salt lake brine， however， the concentration of lithium is very low and the composition is complex. The development of highly efficient separation technology to extract lithium resources from brine has important economic value and strategic significance. The solvent extraction method has the advantages of large processing capacity， high extraction efficiency， excellent selectivity and easy operation on a large scale， resulting in promising industial application. This paper summarized the separation of lithium resources from salt lakes using various solvent extraction reagents in the last five years， including β?-diketones， organophosphorus extractants， macrocyclic receptors， 4-phosphorylpyrazolone， ionic liquids and deep eutectic solvents. The mechanism， application scenarios， advantages and disadvantages of these extractants were systematically summarized. In view of the problems of the extraction system， the intensification technology of the extraction process was further introduced， such as membrane extraction intensification and electric field intensification. Finally， we gave the suggestions for the studies improvement of the extractants and prospected the development of extractants in the future.

Key words: Lithium, Selectivity, Extraction separation, Salt lake brine

中图分类号:

O658.2

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图/表 12

图1 常用的β-二酮类萃取剂及中性有机磷协萃剂化学分子式

Fig.1 The molecular structures of commonly used β?-diketone extractants and neutral organophosphorus co-extractants

图2 常用酸性有机磷萃取剂化学分子式

Fig.2 The molecular structures of commonly used acidic organophosphorus extractants

图3 （a） TBP/FeCl3和（b） TBP/P507-FeCl3的工业提锂流程

Fig.3 Industrial lithium extraction process of （a） TBP/FeCl3 and （b） TBP/P507-FeCl3

图4 （a）乳状液膜示意图；（b）膜萃取传质模型

Fig.4 （a） Schematic diagram of emulsion film；（b） Membrane extraction mass transfer model

图5 夹层液膜电渗析体系示意图

Fig.5 Schematic diagram of sandwiched liquid membrane electrodialysis system

图6 常用大环类锂萃取剂化学分子式

Fig.6 Molecular structures of commonly used macrocyclic lithium extractants

图7 磷酰基吡唑啉酮化学分子式

Fig.7 Molecular structures of phosphoryl pyrazolone

图8 常用二酮功能化离子液体萃取剂化学分子式

Fig.8 Molecular structures of commonly used diketone-functionalized ionic liquid extractants

图9 常用有机磷功能化离子液体萃取剂化学分子式

Fig.9 Molecular structures of commonly used organophosphorus functionalized ionic liquid extractants

图10 其他离子液体协萃剂或萃取剂化学分子式

Fig.10 Molecular structures of other ionic liquid co-ligand or extractant

图11 甲基三辛基氯化铵（N8881Cl）和癸酸（DecA）化学分子式

Fig.11 Molecular structures of methyltrioctylammonium chloride （N8881Cl） and decanoic acid （DecA）

表1 常用萃取体系

Table 1 Commonly used extraction systems

Extractants	Organic phase	Aqueous phase	Extraction/%	Ref.
β-Diketone	HBTA-TOPO， NaOH Pre-saponification	1.85 g/L Li⁺， 31.2 g/L Na⁺	Li⁺： 80%	［16］
Acidic organophosphates	P204/P507	1.5 g/L Ca²⁺， 1.5 g/L Mg²⁺， 30 g/L Li⁺	Mg²⁺： 98.48% Ca²⁺： 99.05% Li⁺： 5.22%	［46］
	Cyanex 272-TBP	0.06 mol/L Li⁺， 0.02 mol/L Co²⁺	Li⁺： 5% Co²⁺： 90%	［47］
	P227	30 g/L Li⁺	Li⁺： 2.09%	［22］
Neutral organophosphates	TBP/P507-FeCl₃	97 g/L Mg²⁺， 0.69 g/L Li⁺	Mg²⁺： 2.6% Li⁺： 84.5%	［50］
	TBP/NaBPh₄	0.35 g/L Li⁺， 96 g/L Mg²⁺	Li⁺： 85.73% Mg²⁺： 0.44%	［51］
	PVC/c-TBP	0.2 mol/L Li⁺	Li⁺： 27%	［54］
Macrocyclic molecules	Decahydronaphthalene-14-crown-4	0.01 mol/L Li⁺， Na⁺， K⁺， Rb⁺， Cs⁺	Li⁺： 81%， K⁺， Rb⁺， Cs⁺：＜1%	［58］
Macrocyclic molecules	Macrocyclic ionophore	1 mol/L Li⁺	Li⁺： 27%	［28］
Pyrazolone	Trifluoromethyl-4-phosphoryl -pyrazolones-TOPO	0.01 mol/L Li⁺， Na⁺， K⁺， Mg²⁺， Ca²⁺	Li⁺： 94% Na⁺， K⁺：＜3.6% （pH=6.0）	［34］
Ionic liquids	［A336］［TTA］-Cyanex 923	0.5 g/L Li⁺， 23 g/L Na⁺	Li⁺： 98.52% Na⁺： 5.58%	［35］
Ionic liquids	［Omim］［TTA］-［Omim］［NTf₂］	32 mmol/L Li⁺	Li⁺： 95%	［36］
Deep eutectic solvents	HTTA-TOPO	1.17 g/L Li⁺， 129.6 g/L Na⁺， 40.9 g/L K⁺	Li⁺： 95.7% Na⁺： 1.1% K⁺：＜0.01%	［19］
Deep eutectic solvents	N8881Cl/2DecA-P204	1 mg/L Li⁺	Li⁺： 80%	［43］

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