从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法。其包括以下步骤：S1、搅拌和加热下，将可溶性盐溶液加入到铝电解质酸性浸出液中，并监测酸度和氟离子浓度，当pH值大于5，氟离子浓度小于0.01g/L时，停止添加；可溶性盐为MeSO4、MeNO3、MeCl中的一种或多种，Me为可与F

【技术实现步骤摘要】
从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法
本专利技术涉及铝电解质提取锂元素的
，涉及一种从铝电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法。
技术介绍
我国电解铝工业的迅速发展，对铝土矿资源的需求量急剧增加。我国高品位铝土矿已经面临枯竭，只有大量的中低品位铝土矿被开釆利用，生产冶金级氧化铝。这种中低品位铝土矿中含有大量的碱金属元素，特别是我国铝土矿主要产区的铝土矿中，锂盐含量较高。大量含有锂盐的氧化铝作为原料用于电解铝生产，导致铝电解槽中的电解质成分发生变化，锂盐在电解质中大量富集，降低电解质初晶温度和氧化铝溶解度，造成铝电解温度下降，炉底沉淀增加，电流效率下降，吨铝能耗增加，直接影响我国铝电解工业的经济效益，是我国铝电解工业亟待解决的问题。因此去除铝电解质中的锂元素，对我国铝电解工业的发展具有重要意义。于此同时，锂盐的工业应用领域不断扩展，如锂电池、铝锂合金、溴化锂空调、原子能工业、有机合成等，对锂盐的需求迅猛发展，锂资源也面临挑战。如果能将含铝电解质作为锂盐资源，提取其中的锂盐，对我国锂盐工业的发展也具有重要意义。目前，还没有出现一种能够从铝电解质的酸浸溶液中分离回收碳酸锂且碳酸锂回收率高的方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，该方法基于提取铝电解质中锂元素的目的，通过控制溶液的氟离子浓度和酸度复合控制溶液的反应过程，使溶液中的锂离子与其他离子分离，获得高回收率的碳酸锂产品，同时得到高纯度的氟化物和无机盐产品。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，包括以下步骤：S1、在搅拌和加热的条件下，将可溶性盐溶液加入到铝电解质酸性浸出液中进行中和反应，加入过程中监测熔盐的酸度和氟离子浓度，当pH值大于5，氟离子浓度小于0.01g/L时，停止加可溶性盐溶液；所述可溶性盐为MeSO4、MeNO3、MeCl中的一种或多种，其中，Me为可与F-生成沉淀的金属；S2、将步骤S1的反应物进行过滤，滤渣经洗涤、干燥，得到金属Me的氟化盐；在搅拌和加热的条件下，在滤液中加入可溶性碳酸盐溶液，当监测到溶液中的锂离子浓度小于0.08g/L时，停止加可溶性碳酸盐溶液，反应终止；S3、将步骤S2反应后的滤液进行过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到碳酸锂产品；过滤后的滤液进行蒸发、结晶、洗涤、干燥，得到无机盐产品，少量蒸发结晶余液返回使用。根据本专利技术，在步骤S1中，Me为钙、镁、钡、铝、铁和硅中的任一种。根据本专利技术，在步骤S1中，将可溶性盐溶液匀速加入到铝电解质酸性浸出液中，所述可溶性盐为硝酸钙、氯化钙、氢氧化钙、硫酸钙、硝酸钡、氯化钡、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硝酸镁、硫酸镁、氯化镁中的一种或多种。根据本专利技术，在步骤S1中，所述铝电解质酸性浸出液为采用硝酸、硫酸和盐酸中的至少一种浸取铝电解质中锂盐形成的酸溶液。根据本专利技术，在步骤S1中，所述中和反应的温度为40-80℃，优选为50-70℃；搅拌速度为200-1500r/min，优选为300-1000r/min。根据本专利技术，在步骤S1中，盛装所述铝电解质酸性浸出液和可溶性盐溶液的装置选择中和罐；采用酸度计测定混合液的pH值，采用氟离子选择电极测定混合液的氟离子浓度。根据本专利技术，在步骤S2中，可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾中的一种或二者的混合物，可溶性碳酸盐的浓度为100-350g/L。根据本专利技术，在步骤S2中，反应的温度为35-75℃，搅拌速度为300-1000r/min。根据本专利技术，在步骤S3中，所述无机盐产品为硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾中的至少一种。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：通过本专利技术技术方案的实施，能够有效提取铝电解质中的锂元素，同时可得到纯度较高适用于电解铝生产的工业电解质，可以降低电解铝生产的能耗；而且还可以回收高附加值碳酸锂化工原料，综合平均提取费用较低，适合在工业生产中进行应用推广。本专利技术具有以下优点：通过在线控制溶液的pH值和氟离子浓度，即可将溶液中多种金属离子和非金属离子分离，并得到纯净的化合物。所使用均为化工领域常见原料，价格便宜；流程简单，通过控制氟离子浓度和pH值，可分离出多种物质，所得物质纯度较高，金属的氟化盐沉淀物(其中，此金属为能与F-生成沉淀的金属)的纯度高达95％以上，碳酸锂的纯度高达95％以上，无机盐产品如硝酸钠的纯度大于90％。整个过程没有废弃物产生，属于绿色冶金过程。本专利技术基于提取铝电解质中锂元素的目的，成功的研究出复合控制溶液酸度和氟离子浓度分离锂元素的方法，为铝电解行业解决了锂元素影响生产问题，增加了效益，提升了我国铝电解工业的综合水平，同时回收了锂盐，增加了锂的资源。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本专利技术作详细描述。本专利技术提供一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，包括以下步骤：S1、将铝电解质酸性浸出液倒入中和罐内，在加热和搅拌的条件下，匀速地加入可溶性盐溶液进行中和反应，加入过程中监测熔盐的酸度和氟离子浓度，酸度从pH值为4不断升高，同时溶液中氟离子浓度不断降低，控制pH值与氟离子浓度的变化关系，当监测到氟离子浓度小于0.01g/L，溶液的pH值大于5时，停止加可溶性盐溶液。在本专利技术中，铝电解质酸性浸出液为采用硝酸、硫酸和盐酸中的至少一种浸取铝电解质中锂盐形成的酸溶液。以采用硝酸浸取铝电解质中锂盐为例，首先，将工业硝酸与水混合，并调整酸溶液的pH值小于4，电位在0.015-0.8V之间，然后，将铝电解质加入酸溶液中，在搅拌和加热的条件下进行浸出，浸出过程中控制混合液的反应温度在20-85℃之间，pH值小于4，氟离子浓度大于1g/L。反应结束时pH值应小于5，氟离子浓度应大于1g/L。根据物料组成不同，适当补充添加适量的硝酸。最后，反应结束将反应后的混合液进行过滤、洗涤，得到溶于锂盐的滤液和过滤物。在这里，所得的滤液即作为本专利技术所用的铝电解质酸性浸出液。以采用硫酸浸取铝电解质中锂盐为例，首先，将工业硫酸与水混合，并调整酸溶液的pH值小于5，电位在0.1-0.3V之间，然后，将铝电解质加入酸溶液中，在搅拌和加热的条件下进行浸出，浸出过程中控制混合液的反应温度在30-95℃之间，pH值小于5，氟离子浓度大于0.3g/L。反应结束时pH值应小于5，氟离子浓度应大于0.3g/L。根据物料组成不同，适当补充添加适量的硝酸。最后，反应结束将反应后的混合液进行过滤、洗涤，得到溶于锂盐的滤液和过滤物。在这里，所得的滤液即作为本专利技术所用的铝电解质酸性浸出液。上述的铝电解质可以直接选取来自电解铝厂电解槽中的铝电解质，也可以选取来自电解铝厂电解槽中的铝电解质原料与添加剂混合，并经高温焙烧处理，使铝电解质中的不可溶性锂盐充分地转化成可溶性锂盐后得到的铝电解质，即改变铝锂盐物相为可溶性锂盐的转型电解质。上述的添加剂选择除锂之外的碱金属氧化物、在高温焙烧条件下可转化成碱金属氧化物的除锂之外的碱金属含氧酸盐、除锂之外的碱金属卤化物中的一种或多种，根据添加剂的种类、铝电解质的分子比以及铝电解质中锂盐含量的不同进行混料，并满足以下条件：保证混合物料中铝电解质含有的碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在搅拌和加热的条件下，将可溶性盐溶液加入到铝电解质酸性浸出液中进行中和反应，加入过程中监测熔盐的酸度和氟离子浓度，当pH值大于5，氟离子浓度小于0.01g/L时，停止加可溶性盐溶液；所述可溶性盐为MeSO4、MeNO3、MeCl中的一种或多种，其中，Me为可与F

【技术特征摘要】
1.一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在搅拌和加热的条件下，将可溶性盐溶液加入到铝电解质酸性浸出液中进行中和反应，加入过程中监测熔盐的酸度和氟离子浓度，当pH值大于5，氟离子浓度小于0.01g/L时，停止加可溶性盐溶液；所述可溶性盐为MeSO4、MeNO3、MeCl中的一种或多种，其中，Me为可与F-生成沉淀的金属；S2、将步骤S1的反应物进行过滤，滤渣经洗涤、干燥，得到金属Me的氟化盐；在搅拌和加热的条件下，在滤液中加入可溶性碳酸盐溶液，当监测到溶液中的锂离子浓度小于0.08g/L时，停止加可溶性碳酸盐溶液，反应终止；S3、将步骤S2反应后的滤液进行过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到碳酸锂产品；过滤后的滤液进行蒸发、结晶、洗涤、干燥，得到无机盐产品，少量蒸发结晶余液返回使用。2.如权利要求1所述的从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，其特征在于：在步骤S1中，Me为钙、镁、钡、铝、铁和硅中的任一种。3.如权利要求2所述的从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，其特征在于：在步骤S1中，将可溶性盐溶液匀速加入到铝电解质酸性浸出液中，所述可溶性盐为硝酸钙、氯化钙、氢氧化钙、硫酸钙、硝酸钡、氯化钡、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硝酸镁、硫酸镁、氯化镁中的一种或多种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆文，陶文举，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21