含锂铝电解废渣中锂的回收方法与流程

文档序号:37288023发布日期:2024-03-13 20:36阅读:19来源:国知局

本发明属于有价金属回收领域,具体涉及含锂废渣的锂回收领域。


背景技术:

1、随着我国铝电解工业的快速发展和铝产品需求的不断增加,大量中低品位含锂铝土矿被开采并用于制备冶金级氧化铝。含锂氧化铝在生产过程中不断输送至电解液系统。锂一旦进入电解质体系,就会非常稳定,难以沉淀。锂含量会随着铝电解槽的不断运行而积累,最终形成富锂铝电解液。一些公司的铝电解槽氟化锂含量高达5~7.0wt%。铝电解液是铝电解生产过程的核心部分。相比之下,富锂铝电解液会导致生产温度降低、氧化铝溶解度降低、电解槽底部沉淀增多、铝电解槽稳定性差等问题。而这些废铝电解液主要通过堆放或填埋的方式进行处理。堆放的废电解液不仅占用了铝企业的功能空间,而且可溶性氟还可能随雨水渗漏到地下,造成环境污染。同时也导致含锂铝电解液中许多锂资源的浪费。

2、锂资源是必需的能源材料和战略资源。随着新能源产业的快速发展,锂需求呈现爆发式增长,对锂资源的需求日益严峻。相对于传统的锂资源,铝电解液也可以被认为是非传统的。锂、铝、氟的清洁高效回收利用,不仅有助于实现氟化物的循环利用,解决铝电解行业的环境问题,而且有助于缓解锂资源快速发展带来的压力。

3、现有技术也报道了一些铝电解渣中回收锂的方法,例如,如公开号为cn116334411a的中国专利文献公开了一种低温多级浸取铝电解质渣中锂元素的回收方法。再如公开号为cn117089721a的中国专利文献公开了一种从铝电解质中回收锂的方法,具体记载,将铝电解质与辅料混合浸出,所述辅料为氧化钙、氢氧化钙,然后将浸出液用萃取的方法进行除杂,该技术方案的锂的浸出率为80-85%。

4、虽然现有技术报道了一些铝电解渣回收锂的工艺,也报道了一些萃取工艺改善锂回收以及纯度的工艺,但铝电解渣成分复杂,其中存在较多的si、ca、mg、f等成分,其在处理过程中容易形成胶态,也容易使萃取体系中毒,进而很大程度影响锂的提取回收率和选择性,难于基于萃取工艺实现铝电解渣中的锂的萃取回收。


技术实现思路

1、针对现有含锂的铝电解废渣锂回收面临的问题,本发明目的在于,提供一种利用含锂铝电解废渣中锂的回收方法,旨在改善锂的提取效率和选择性。

2、含锂电解渣中包含大量al、f、si等杂质,这些杂质容易在处理过程中胶态化,并容易导致萃取剂中毒,进而导致铝电解渣中锂的萃取回收率和回收选择性不高。针对含锂的铝电解废渣提锂面临的难题,本发明经过深入研究,提供以下解决方案:

3、一种含锂铝电解废渣中锂的回收方法,将含锂的铝电解废渣在预处理液中进行预处理,得到预处理渣,所述的预处理液中包含hf;

4、将预处理渣和碱性物质混合进行碱浸处理,得到锂提取液;

5、将锂提取液和水溶性碳酸盐混合进行除杂处理,脱除其中的钙镁杂质,分离得到除杂锂液;

6、将除杂锂液和含有式1的有机相a混合进行第一段分相,得到载锂有机相,再将载锂有机相和水相b进行第二段分相,得到载锂水相;

7、

8、所述的m为h、na、k或nh4,所述的r为c4~c12的烷基;

9、所述的水相b为溶解有磷酸和/或磺酸的水溶液。

10、针对含锂的铝电解废渣由于其特殊的结构和物相特点所致的锂的萃取回收率和回收选择性不理想的问题,本发明提供了一种全新的解决方案,其通过采用预处理液进行前期处理,再配合碱提、式1参与的第一段分相以及磷酸和/或磺酸参与的第二段分相,这一创新方案能意外地实现协同效应,从而显著改善锂的回收率和回收选择性。这一技术的实施,将为含锂的铝电解废渣处理提供更为高效、环保的解决方案,同时也为相关行业的发展提供了强有力的技术支持。

11、本发明中,所述的含锂的铝电解废渣可以是行业内任意的从铝电解工艺体系中分离得到的含锂物料。例如,所述的含锂的铝电解废渣中,含有2~3wt.%的li、10~15wt%的si,10~15wt%的al,30-40wt%的f、2~5wt.%的mg、3~5wt.%的ca。

12、本发明中,所述的预处理液中,所述的hf的浓度为1~3m;

13、优选地,预处理过程中,含锂的铝电解废渣与预处理液的液固比在5ml/g以上,进一步可以为10~40ml/g;

14、本发明中,预处理过程的温度没有特别要求,例如可以为20~90℃,优选为40~95℃,更进一步为60~85℃;

15、本发明中,预处理过程的时间可根据渣的特点常规调整,例如可以为1~4h。

16、本发明中,将预处理渣和溶解有碱性物质的含水溶液(也即是碱液)混合进行碱提处理。

17、本发明中,所述的碱性物质包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

18、优选地,所述的预处理渣和碱性物质的重量比为1:0.5~3;进一步优选为1:1~1.5。

19、本发明中,所述的碱液中,所述的溶质中的浓度没有特别要求,例如可以为1~3m。本发明中,碱浸过程中,含锂的铝电解废渣与碱液的液固比在5ml/g以上,进一步可以为10~40ml/g。

20、本发明中,碱浸过程中的温度没有特别要求,例如可以在20℃以上,进一步可以为40~95℃,更进一步为60~85℃;

21、本发明中,碱浸的时间为1~4h。

22、优选地,在碱浸过程中加入相当于铝电解废渣1-5wt%质量的冰晶石。

23、本发明中,在所述的冰晶石辅助下进行碱浸处理,有助于进一步避免体系胶态化所致的锂提取效果不理想的问题,还有助于改善杂质脱除效果,将其萃取中毒问题,改善锂的萃取回收率和选择性。

24、本发明中,向碱提液中补加水溶性碳酸盐,进行初步除ca/mg处理。

25、本发明中,所述的水溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸铵中的至少一种;

26、优选地,所述的水溶性碳酸盐的用量为将锂提取液中的ca/mg完全沉淀的理论量的1~1.1倍,考虑到处理成本,可进一步为1~1.05倍;

27、本发明中,除杂过程的温度为10~40℃,考虑到工艺便捷性的要求,可进一步为室温;

28、本发明中,除杂过程的时间为1~3h;

29、优选地,除杂过程中向体系中鼓入气体,所述的气体为氮气、惰性气体中的至少一种。所述的气体的鼓入速率没有特别要求,例如可以为1~100ml/min,进一步可以为30~70ml/min。

30、本发明中,在优选的工艺下,可以进一步避免萃取中毒问题,可以进一步改善锂的回收率和分离选择性。

31、本发明中,所述的预处理以及除杂工艺联合下,进一步配合式1参与的第一段分相以及水相b参与的第二段分相处理,能够意外地进一步协同降低含铝电解渣中的si、f等成分所致的分相中毒问题,可进一步改善锂的回收率和选择性。

32、本发明中,可控制除杂液中ph,随后和有机相a混合接触,进行第一段分相处理,收集得到负载有机相,也即是载锂有机相。

33、本发明中,第一段分相阶段的ph为10~13(也即是第一段分相阶段的ph)。

34、本发明中,所述的式1中,所述的r为c4~c12的烷基;

35、优选地,所述的含有式1的有机相,还含有疏水稀释剂,其可以是常规的疏水溶剂,例如,其为磺化煤油、硅油等中的至少一种;

36、优选地,所述的第一段分相阶段,所述的除杂锂液和含有式1的有机相的相体积比为5~20:1,进一步可以为5~10:1;

37、本发明中,将负载有机相和所述的水相b溶液混合后进行第二段分相,如此例如改善锂的提取率和提取选择性。

38、本发明中,第二段分相阶段,所述的水相b中,溶质的浓度为1~5m;

39、优选地,第二段分相阶段的ph为2~5;

40、优选地,所述的第二段分相阶段,所述的载锂有机相和磷酸溶液的相体积比为5~20:1,进一步可以为5~10:1。

41、本发明中,将载锂水相进行蒸发结晶处理,制得磷酸二氢锂。

42、有益效果

43、本发明创新地采用所述的预处理液进行预处理,随后配合碱浸、式1参与的第一段分相和磷酸参与的第二段分相处理工艺联合,能够意外地实现协同,能够改善锂的回收率和选择性。

44、本发明中,采用冰晶石辅助的碱提处理,和/或,气体辅助的除杂处理,磺酸参与的第二段分相处理,如此可以解决解决铝电解渣物化特点所致的锂提取率和提取选择性不理想的问题,有助于获得更优的萃取回收效果。

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