从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法技术

本发明专利技术提供了从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法。其工艺步骤为：向卤水中加入铝盐，与碱液进行共沉淀反应，得到镁铝水滑石和含锂卤水；将含锂卤水蒸发浓缩，向其中加入固体氯化铝并与氢氧化钠溶液进行共沉淀反应，制备含锂层状结构材料，将该含锂层状结构材料分散在去离子水中，充分搅拌下，加热，使锂离子从含锂层状结构材料固体中脱出，进入水溶液中，浓缩该溶液使其达到制备碳酸锂的浓度；而铝仍保留在固相中得到氢氧化铝产品。本发明专利技术锂由含锂层状结构材料提取，反应温和，设备简单，锂损失量小，易规模化生产，为锂资源提取提供了重要途径。在高效提取锂的同时联产氢氧化铝产品，实现了锂、铝资源综合利用。

【技术实现步骤摘要】
从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法
本专利技术涉及锂资源分离提取领域，具体涉及利用反应-分离耦合技术从盐湖卤水中通过含锂层状结构材料LiAlx(OH)3xCl·mH2O(x＝1～10，m＝1～10)提取锂，同时制备氢氧化铝的方法。
技术介绍
锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、新能源汽车及储能领域。特别是随着全球能源危机的日益严重，新能源汽车的发展成为国家战略的重要组成部分。受益于新能源汽车市场的全面爆发，全球锂需求逐渐增加。在2018年，美国地质调查报告结果显示，全球锂资源总量超过5300万吨，其中中国锂资源为700万吨。阿根廷、玻利维亚、智利、美国和澳大利亚分别是980万吨，900万吨，840万吨，680万吨和500万吨。根据储量情况，我国是仅次于南美洲三个国家的锂资源大国。锂资源主要赋存于卤水和矿石中。全球有59％的锂资源富含于盐湖卤水中，中国则有高达75％以上的锂资源存在于盐湖卤水。我国虽然是锂资源大国，但是锂资源的开发利用能力较弱、产量有限。随着锂资源的需求持续增加，国内锂的供需仍存在缺口，需依赖大量进口，锂产品对外依存度高。其中，进口锂辉石占比66％，进口高浓度卤水占比18％。我国锂资源主要赋存于盐湖卤水，所以盐湖提锂是我国发展锂相关产品的必由之路。盐湖卤水中提取分离锂的方法主要有沉淀法、萃取法、吸附法、煅烧法、膜法(电渗析法、纳滤法)。煅烧法是盐湖卤水提锂技术中较成熟方法，但能耗高、酸雾排放会造成空气污染；吸附剂法是较有前途的方法，因其工艺简单，回收率高，从经济和环保角度考虑比其他方法都有较大的优势，但吸附法存在的问题有吸附剂回收困难、离子通道堵塞导致吸附能力降低、酸处理过程吸附剂溶解等；萃取法是采用有机溶剂对Li+进行选择性萃取，存在设备体积大、腐蚀严重、萃取剂回收困难、污染重等问题；膜法是从卤水提锂的一种新技术，主要有电渗析、纳滤和膜蒸馏，能量成本相对较低，并且具有良好的阳离子选择性，但目前国内缺乏高效分离膜材料，需依赖进口。专利(CN107043116A)公开了从除镁后盐湖卤水制备锂铝复合金属氢氧化物固体，用酸溶解得到含有锂离子、铝离子的溶液，然后利用电渗析法浓缩锂，并由沉淀反应得到电池级碳酸锂。在过程中需要使用强酸，对设备腐蚀性强。专利(CN105152193A)公开了利用反应/分离耦合技术高效分离盐湖卤水中的Mg、Li，同时生产镁铝水滑石(MgAl-LDH)和锂铝水滑石(LiAl-LDH)的工艺方法，但制备得到的LiAl-LDH不能直接生产碳酸锂、氢氧化锂等锂产品。本专利技术是先将卤水制备成含锂层状材料LiAlx(OH)3xCl·mH2O，再使LiAlx(OH)3xCl·mH2O中的锂离子脱出，得到仅含锂离子的水溶液，同时得到应用广泛的氢氧化铝固体。该过程从卤水中高效提取锂以制备电池级碳酸锂，同时又可利用铝资源得到氢氧化铝。所得氢氧化铝产品符合国家标准GB/T4294-2010对氢氧化铝的要求。该过程中使用中性或弱酸碱性水溶液，对设备不会造成腐蚀。
技术实现思路
本专利技术的目的是从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法，该方法反应温和，设备少、操作简便，为从盐湖资源利用提供了一种新途径。本专利技术的方案是：将卤水制备成含锂层状材料LiAlx(OH)3xCl·mH2O(x＝1～10，m＝1～10)(LiAl-LDH)，将其分散在水溶液中，加热该溶液使锂离子从含锂层状结构材料固体中脱出，进入水溶液中，浓缩该溶液使其达到制备碳酸锂的浓度；而铝仍保留在固相中得到氢氧化铝产品。本专利技术提供的从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法，具体步骤如下：A.向卤水中加入铝盐，与碱液进行共沉淀反应，经晶化反应，固液分离后得到镁铝水滑石固体产物和含锂卤水；该步骤按照专利CN105152193A中的方法进行操作；将上述含锂卤水蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/L，加入固体氯化铝配制混合盐溶液，其中锂离子的摩尔浓度是铝离子摩尔浓度的1～6倍，滴加摩尔浓度为2～4mol/L氢氧化钠溶液，滴加速度为1～2mL/min，至pH＝7～8，升温至40℃～100℃反应6～24h，离心过滤，其中滤饼为含锂层状材料其化学式为：LiAlx(OH)3xCl·mH2O，其中x＝1～10，m＝1～10；其滤饼的固含量为60％～95％；滤液为含锂废液；所述的含铝废液中Li+浓度为0.01～0.05g/L，其中还含有K+浓度为0.5～1g/L，Na+浓度为40～60g/L，Cl-浓度为50～70g/L，SO42-浓度为1～5g/L。将滤液蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/L后返回到含锂卤水进行循环利用。B.将上述滤饼分散于去离子水中，配成固含量为5～50g/L的悬浮浆液，以2-4mol/L的盐酸或氢氧化钠调节pH值在5～8，将该悬浮液加入釜式反应器中，在30～200r/min下搅拌加热到60℃～100℃，并保持恒温反应30～180分钟，进行脱锂反应。C.将步骤B脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为Al(OH)3，滤液为含锂溶液；将含锂溶液泵入母液储罐中，经蒸发浓缩至锂离子浓度为20～25g/L，达到制备电池级碳酸锂的锂液浓度要求。D.将步骤C的滤饼用去离子水洗涤3～5次，于60℃～80℃，干燥3～12h，得到白色固体即为Al(OH)3产品。经检测得到的Al(OH)3产品，其能达到氢氧化铝国家标准GB/T4294-2010。GB/T4294-2010的主要指标有：烧失量(灼减)34.5±0.5％，水分(附着水)不大于12％。本专利技术的显著效果：(1)从盐湖卤水中通过制备含锂层状结构材料LiAlx(OH)3xCl·mH2O(x＝1～10，m＝1～10)分离提取锂，同时能够得到LiAl-LDH和氢氧化铝；实现锂、铝资源高效综合利用。(2)由含锂层状结构材料提取锂，反应温和，设备简单，锂损失量小，易规模化生产，为锂资源提取提供了重要途径。具体实施方式实施例1A、采用专利CN105152193A中介绍的方法，称取MgCl2·6H2O26.0325g，MgSO4·7H2O25.7993g，AlCl3·6H2O18.729g，KCl3.3873g，LiCl1.8768g，NaCl8.068g溶解于250mL去离子水中得到盐溶液；称取NaOH19.8593g，NaCO316.4443g溶解于250mL去离子水中得到碱溶液；将盐溶液和碱溶液同时倒入胶体磨，以3000r/min的转速旋转3分钟，形成MgAl-LDH晶核；将晶核溶液转移到反应器，在80℃动态搅拌晶化12h，进行MgAl-LDH生长；过滤，得到MgAl-LDH滤饼，MgAl-LDH滤饼在70℃干燥12h，得到白色固体MgAl-LDH产品；收集滤液至容器。滤液即为含锂卤水。将含锂卤水进行蒸发浓缩至锂离子浓度达到0.4432g/L，取1升浓缩含锂溶液，加入30.83g氯化铝配置混合盐溶液，滴加摩尔浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，滴加速度为1mL/min，至pH＝7，反应在80℃下进行12h，固液分离后得到LiAl-LDH滤饼和滤液。滤液蒸发浓缩至锂离子浓度为0.3g/L，返回到含锂卤水进行循环利用。LiAl-LDH滤饼为含锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法，具体步骤如下：A.向卤水中加入铝盐，与碱液进行共沉淀反应，经晶化反应，固液分离后得到镁铝水滑石固体产物和含锂卤水；该步骤按照专利CN 105152193A中的方法进行操作；将上述含锂卤水蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/L，加入固体氯化铝配制混合盐溶液，其中锂离子的摩尔浓度是铝离子摩尔浓度的1～6倍，滴加摩尔浓度为2‑4mol/L氢氧化钠溶液，滴加速度为1‑2mL/min，至pH＝7‑8，升温至40℃～100℃反应6～24h，离心过滤，其中滤饼为含锂层状材料其化学式为：LiAlx(OH)3xCl·mH2O，其中x＝1～10，m＝1～10；其滤饼的固含量为60％～95％；滤液为含锂废液；将滤液蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/L后返回到含锂卤水进行循环利用；B.将上述滤饼分散于去离子水中，配成固含量为5～50g/L的悬浮浆液，以2‑4mol/L的盐酸或氢氧化钠调节pH值在5～8，将该悬浮液加入釜式反应器中，在30～200r/min下搅拌加热到60℃～100℃，并保持恒温反应30～180分钟，进行脱锂反应；C.将步骤B脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为Al(OH)3，滤液为含锂溶液；将含锂溶液泵入母液储罐中，经蒸发浓缩至锂离子浓度为20～25g/L，达到制备电池级碳酸锂的锂液浓度要求；D.将步骤C的滤饼用去离子水洗涤3～5次，于60℃～80℃，干燥3～12h，得到白色固体即为Al(OH)3产品。...

【技术特征摘要】
1.一种从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法，具体步骤如下：A.向卤水中加入铝盐，与碱液进行共沉淀反应，经晶化反应，固液分离后得到镁铝水滑石固体产物和含锂卤水；该步骤按照专利CN105152193A中的方法进行操作；将上述含锂卤水蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/L，加入固体氯化铝配制混合盐溶液，其中锂离子的摩尔浓度是铝离子摩尔浓度的1～6倍，滴加摩尔浓度为2-4mol/L氢氧化钠溶液，滴加速度为1-2mL/min，至pH＝7-8，升温至40℃～100℃反应6～24h，离心过滤，其中滤饼为含锂层状材料其化学式为：LiAlx(OH)3xCl·mH2O，其中x＝1～10，m＝1～10；其滤饼的固含量为60％～95％；滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：项顼，孙颖，段雪，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11