一种电解铝废渣提锂方法技术

本发明专利技术公开了一种电解铝废渣提锂方法，包括下列步骤：将含锂电解铝废渣与浓硫酸在200～400℃条件下进行反应，得混合物A；将混合物A加水浸取后过滤得滤液A和滤渣A；将滤液A加入碳酸钠在20～40℃条件下进行碱解反应，后过滤得滤液B和滤渣B；将滤渣B加水制成料浆再加入石灰进行苛化反应，后过滤得滤液C和滤渣C；将步骤4)滤液C中通入CO2进行碳化反应，后过滤、洗涤、干燥，即得。所得电池级碳酸锂中杂质离子含量低，产品质量优，解决了目前矿石提锂制备电池级碳酸锂收率低、生产成本高、市场竞争力弱的问题；开辟了低品位锂资源生产高附加值、高品质锂产品的新工艺，流程简单，易于工业化操作，经济与社会效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种电解铝废渣提锂方法
本专利技术属于电解铝废渣处理
，具体涉及一种电解铝废渣提锂方法。
技术介绍
我国锂资源储量虽丰富，但开发程度不高，产量只占全球总产量的5％左右。随着新能源汽车进入黄金发展期，以及碳酸锂价格上涨，我国不少企业努力尝试将矿石锂和盐湖锂产业化，但受到资源、技术、开采条件和经济性等影响，碳酸锂产业化进程较为缓慢。而碳酸锂作为锂产业链的中枢，具有至关重要的地位，全球锂企业均以碳酸锂产量衡量企业的规模。根据现有资源来源，目前碳酸锂的生产主要有矿石提锂和卤水提锂两类技术。矿石提锂技术成熟，回收率高，工艺简单，但其具有高能耗、大物料流通量及高成本等不利因素，而盐湖卤水提锂技术受资源禀赋与技术水平的制约很大。在铝电解生产中，除了向电解质中添加氟化铝、冰晶石外，还添加某种氟化物或氯化物等盐类，籍以改善电解质的性质，达到提高电流效率和降低能耗的目的，常用的添加剂之一就是氟化锂。含锂无水氟化铝、含锂冰晶石目前在电解铝企业使用效果良好，可有效降低电解质初晶温度，减少氟排放，对电解铝企业节能降耗起到促进作用。随着含锂氟化盐的使用，含锂电解铝废渣产生，其含锂量为1％～2.7％(以Li+计)。2015年上半年我国电解铝产量为275.6万吨，按出渣量1％计算，则上半年电解铝废渣量为2.756万吨，折合锂275.6～551.2吨，这部分锂资源如果得到合理回收利用，将有利于缓解新能源产业带来的用锂压力。现有技术中，CN10054161C公开了一种用铝电解液废渣生产冰晶石的方法，是把铝电解废渣去除炭、铁后加入浓硫酸，在20～90℃条件下经过30～180min反应，反应产生的氟化氢气体用水或碱液吸收，反应完毕后加入1～20倍废渣质量的水，搅拌再经过滤，往滤液中投加10％～50％的氢氟酸和10％～30％的碳酸钠溶液或固体碳酸钠，以满足F:Al:Na分子比为6:1:3，在搅拌条件下，在20～90℃条件下反应1～3h，得到冰晶石料浆，经过滤、洗涤、干燥后得到冰晶石产品。CN102079534B公开了一种电解铝含氟废渣生产冰晶石的方法，以电解铝含氟废渣和浓硫酸为原料，将含氟废渣与其质量1～4倍浓度为98％的浓硫酸在150～450℃的温度下反应5～12小时；反应中生成的二氧化硫、二氧化碳、氟化氢气体经冷凝器冷凝；反应后的固体硫酸钠和硫酸铝与浓度为20％～40％的氢氟酸在20～40℃下搅拌反应0.3～1.5h，制得冰晶石料浆；将上述料浆过滤，滤饼洗涤、干燥，即得高纯度冰晶石。上述现有技术针对电解铝废渣中含氟量高的特点，以电解铝废渣和浓硫酸为原料制备冰晶石，使电解铝废渣中的资源得到一定程度的回收，而针对电解铝废渣中锂的提取还未有文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电解铝废渣提锂方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种电解铝废渣提锂方法，包括下列步骤：1)将含锂电解铝废渣与浓硫酸在200～400℃条件下进行反应，得混合物A；2)将步骤1)所得混合物A加水浸取，后过滤，得滤液A和滤渣A；3)将步骤2)所得滤液A加入碳酸钠，在20～40℃条件下进行碱解反应，后过滤，得滤液B和滤渣B；4)将步骤3)所得滤渣B加水制成料浆，再加入石灰进行苛化反应，后过滤，得滤液C和滤渣C；5)将步骤4)所得滤液C中通入CO2进行碳化反应，后过滤、洗涤、干燥，即得碳酸锂。步骤1)中，所述含锂电解铝废渣中，Li+的质量百分含量不低于1％。一般的，所述含锂电解铝废渣包含以下质量百分比的组分：Al3+：14％～20％，Na+：20％～30％，F-：40％～50％，Li+：1％～2.7％，SiO2：0.02％～0.05％，Fe2O3：0.05％～0.07％，P2O5：0.03％～0.05％，CaO：4％～6％，SO42—：0.1％～0.3％。所述含锂电解铝废渣使用前水磨或干磨至200目以下，去除废渣中的碳、铁后，再与浓硫酸反应。步骤1)中，含锂电解铝废渣与浓硫酸的质量比为1:1～3。所述浓硫酸的质量浓度比低于98％。步骤1)中，所述反应的时间为5～12h。步骤2)中，加水的量为混合物A质量的2倍。用水浸取后，混合物A中的铝、钠、锂均以硫酸盐的形式浸取出来；硫酸钙经过滤随滤渣A排出体系。滤渣A可用于炭素行业。步骤3)中，滤液A与碳酸钠的质量比为3～6:1。所述碳酸钠以固体形式加入。步骤3)中，所述碱解反应的时间为0.5～1.5h。滤液A中的硫酸铝、硫酸钠和硫酸锂与固体碳酸钠进行反应；过滤得到碳酸锂和氢氧化铝的固体混合物(滤渣B)；滤液B(硫酸钠溶液)用于制备冰晶石。步骤4)中，加水的量为：滤渣B与水的质量比为1:0.9～1.1。碳酸锂和氢氧化铝的固体混合物(滤渣B)加水配制成碳酸锂料浆。步骤4)中，加入石灰的量为：滤渣B与石灰的质量比为4～10:1。步骤4)中，苛化反应后过滤所得滤液C为氢氧化锂溶液，滤渣C(氢氧化铝和氢氧化钙)用于制备冰晶石。所述石灰为生石灰或熟石灰；优选的，所述石灰为生石灰。生石灰(主要成分为CaO)成本相对较低，来源广泛，适合工业应用。步骤5)中，所述碳化反应的压力为2～4MPa，时间为1～2.5h。碳化反应后，经过滤、洗涤、干燥，得到电池级碳酸锂。过滤产生的滤液和洗涤产生的洗液返回用于配制料浆。上述的电解铝废渣提锂方法中，步骤1)中，反应过程生成的HF气体经水洗吸收，得HF溶液。HF气体冷凝后，经水洗吸收，实现循环利用。所得HF溶液的质量浓度不低于40％。将所得HF溶液与步骤3)所得滤液B(硫酸钠溶液)、步骤4)所得滤渣C(氢氧化铝)混合进行反应，制得冰晶石料浆，后经过滤、洗涤、干燥，即得冰晶石。本专利技术的电解铝废渣提锂方法，涉及的化学反应方程式有：2AlF3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6HF↑2NaF+H2SO4→Na2SO4+2HF↑2LiF+H2SO4→Li2SO4+2HF↑CaO+H2SO4→CaSO4↓+H2OAl2(SO4)3+3Na2CO3+3H2O→2Al(OH)3↓+3Na2SO4+3CO2↑Li2SO4+Na2CO3→Li2CO3↓+Na2SO4Li2CO3+CaO+H2O→2LiOH+CaCO3↓2LiOH+CO2→Li2CO3↓+H2O本专利技术的电解铝废渣提锂方法，以含锂电解铝废渣和浓硫酸为原料，依次进行浸取、碱解、苛化、碳化等工艺，制备得到电池级碳酸锂；该方法的优点在于：所得电池级碳酸锂中杂质离子含量低，产品质量优于YS/T582-2013的行业标准要求，缓解目前碳酸锂市场有价无市的行情，解决了目前矿石提锂制备电池级碳酸锂收率低、生产成本高、市场竞争力弱的问题；通过简单的苛化、碳化除杂工序，避免了现有的昂贵树脂除杂，简化了工艺流程；开辟了低品位锂资源生产高附加值、高品质锂产品的新工艺，流程简单，易于工业化操作，节约了矿石资源，社会效益显著；锂元素收率高，且制备过程中母液实现了闭路循环，降低了生产成本，环保效益和经济效益显著。进一步的，本专利技术的电解铝废渣提锂方法，HF气体经水洗吸收后与碱解产生的滤液(钠盐)、苛化反应产生的滤渣(铝盐)反应制备冰晶石，实现了利用含锂电解铝废渣制备电池级碳酸锂同时联产冰晶石，产生的经济效益可降低工艺的生产成本。本专利技术的电解铝废渣提锂方法，是清洁生产工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解铝废渣提锂方法，其特征在于：包括下列步骤：1)将含锂电解铝废渣与浓硫酸在200～400℃条件下进行反应，得混合物A；2)将步骤1)所得混合物A加水浸取，后过滤，得滤液A和滤渣A；3)将步骤2)所得滤液A加入碳酸钠，在20～40℃条件下进行碱解反应，后过滤，得滤液B和滤渣B；4)将步骤3)所得滤渣B加水制成料浆，再加入石灰进行苛化反应，后过滤，得滤液C和滤渣C；5)将步骤4)所得滤液C中通入CO2进行碳化反应，后过滤、洗涤、干燥，即得碳酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种电解铝废渣提锂方法，其特征在于：包括下列步骤：1)将含锂电解铝废渣与浓硫酸在200～400℃条件下进行反应，得混合物A；2)将步骤1)所得混合物A加水浸取，后过滤，得滤液A和滤渣A；3)将步骤2)所得滤液A加入碳酸钠，在20～40℃条件下进行碱解反应，后过滤，得滤液B和滤渣B；4)将步骤3)所得滤渣B加水制成料浆，再加入石灰进行苛化反应，后过滤，得滤液C和滤渣C；5)将步骤4)所得滤液C中通入CO2进行碳化反应，后过滤、洗涤、干燥，即得碳酸锂。2.根据权利要求1所述的电解铝废渣提锂方法，其特征在于：步骤1)中，含锂电解铝废渣与浓硫酸的质量比为1:1～3。3.根据权利要求1所述的电解铝废渣提锂方法，其特征在于：步骤1)中，所述反应的时间为5～12h。4.根据权利要求1所述的电解铝废渣提锂方法，其特征在于：步骤2)中，加水的量为混合物A质量的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：于贺华，温丰源，王建萍，薛峰峰，郭琬，马广辉，耿梦湍，张良，王宗凯，王艳君，
申请(专利权)人：多氟多化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41