一种电解铝废渣中锂的提取方法技术

本发明专利技术公开了一种电解铝废渣中锂的提取方法，包括如下步骤：（1）将电解铝废渣与浓硫酸反应，反应得到混合物A；（2）将混合物A加水溶解后过滤，得到滤液B，在滤液B中缓慢加入氧化钙，将所得溶液过滤，得到滤渣C和滤液D；（3）滤液D加热并蒸发浓缩，过滤后滤液进一步蒸发浓缩，得到滤液E，滤液E维持加热状态；（4）在滤液E中饱和碳酸钠溶液，得到悬浊液F，将悬浊液F过滤，得到滤饼，对滤饼进行洗涤、干燥，即可得到碳酸锂产品。该方法采用电解铝工业的废渣作为原料，原料来源广，成本低于锂矿石原料，且提取容易，收率高，提取方法所用其他原料价格低廉，成本低，所得副产品也可以回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种电解铝废渣中锂的提取方法
本专利技术涉及锂提取
，具体涉及一种电解铝废渣中锂的提取方法。
技术介绍
我国是一个锂资源丰富的国家，但是锂资源的开发和利用一直存在一定的难度，包括锂资源提取困难，提取比例不高等问题，以及一些锂资源并没有被利用起来的问题。随着新能源领域的发展，对锂离子电池的需求快速的提升，这导致了锂原料的价格飞速上涨。目前，我国提取锂原料主要通过锂矿石提取和卤水提取。而在我国北方地区，铝矿石资源中伴生有一定量的锂。而在电解铝工业中，还要加入氟化锂等作为电解过程的助剂。这些锂富集在电解铝废渣当中，含量可以达到1-5%。而这些锂并没有被充分的利用，很多时候是直接排放到渣库当中。我国每年产生的电解铝废渣不少于2万吨，这里面可以提取出近千吨碳酸锂，可以有效的缓解我国电池工业对锂资源的需求。在现有的技术中，CN10054161C和CN102079534B两项专利公开了两种利用电解铝废渣制备冰晶石的方法，其方法均基于浓硫酸与废渣中氟化物反应制取氟化氢和氢氧化铝，然后制备冰晶石。上述方法对废渣进行了利用，提高了资源利用率，减少了废渣排放。但是对废渣中价值更高的锂并没有充分利用起来。CN105293536A公开了一种电解铝废渣提取锂的方法。方法是把电解铝废渣与1-3倍重浓硫酸在200-400℃反应5-12小时，得到混合物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。该方法可以有效从废渣中提取出碳酸锂，同时几种副产品可以完成冰晶石的制备。但是该方法提取步骤过多，而且先使用碳酸钠，后使用石灰，导致料液中需要大量加入碳酸钠，钠离子浓度过高，溶液无法有效浓缩，降低了碳酸锂的提取率。同时增加了二氧化碳的使用，而且需要使用高压反应设备，提高了设备投入成本，和原料成本。苛化反应产生大量的碱液，给后续的废液处理带来麻烦。而目前没有看到，采用更少的提取步骤，更温和的反应条件，和更便宜原材料的提取锂方法的报道。
技术实现思路
本专利技术提出了一种电解铝废渣中锂的提取方法，采用更少的步骤、更廉价的原料、更温和的反应条件，从电解铝工业废渣中提取锂元素，最终得到碳酸锂产品。实现本专利技术的技术方案是：一种电解铝废渣中锂的提取方法，包含如下步骤：（1）将电解铝废渣与浓硫酸反应，反应温度为100-300℃，反应得到混合物A；（2）将混合物A加水溶解后过滤，得到滤液B，在滤液B中缓慢加入氧化钙，直至溶液pH值达到7-7.5，将所得溶液过滤，得到滤渣C和滤液D；（3）滤液D加热并蒸发浓缩，pH值升高至10-11，过滤后滤液进一步蒸发浓缩，得到滤液E，滤液E维持加热状态；（4）在滤液E中饱和碳酸钠溶液，得到悬浊液F，将悬浊液F过滤，得到滤饼，对滤饼进行洗涤、干燥，即可得到碳酸锂产品。所述步骤（1）中电解铝废渣与浓硫酸的质量比为1:（1.5-2.5）。所述步骤（3）中滤液D蒸发浓缩温度为60-99℃。所述步骤（4）中饱和碳酸钠溶液的温度为60-99℃。所述步骤（4）中滤液E与饱和碳酸钠溶液的质量比为1：（0.2-2）。本专利技术涉及的化学反应方程式为：LiF+H2SO4→LiHSO4+HF↑NaF+H2SO4→NaHSO4+HF↑2AlF3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6HF↑CaO+H2O→Ca(OH)2↓Ca(OH)2+H2SO4→CaSO43Ca(OH)2+Al2(SO4)3→2Al(OH)3↓+3CaSO4Li2SO4+Na2CO3→Li2CO3↓+Na2SO4本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术采用的工艺流程步骤较少，可以有效的提高电解铝废渣提取锂的效率，并降低提取锂的成本；（2）本专利技术采用的原料，除了电解铝废渣外，分别为浓硫酸、氧化钙、碳酸钠和水，所用原料来源广泛，价格低廉；（3）在本专利技术所采用的步骤（2）中，首先使用氧化钙中和过量的硫酸，原料成本低廉，且不会在料液中引入过量的钠离子，产生的硫酸钙也是不溶物，可以将料液中大量的硫酸根去除，该步骤显著优于现有的中和技术；（4）在本专利技术所采用的步骤（3）中，通过在蒸发浓缩过程中，进一步控制pH缓慢升高，可以使料液中的氢氧化铝充分析出，避免偏铝酸锂的生成，减少产品中的污染；（5）在本专利技术所采用的步骤（4）中，使用饱和碳酸钠溶液，避免了高温高压设备的使用，不但原料成本低，设备投入也更小；（6）本专利技术所采用的反应条件温和，无需高温高压处理，大幅度降低了生产设备上的投入，进而降低提取锂的成本；（7）本专利技术所述的工艺流程中，副产品也可以进行更加经济化的利用；（8）本专利技术所述的工艺流程，通过对副产品的利用，不产生酸性或碱性废水的排放，工艺流程更加绿色环保；（9）本专利技术所述利用电解铝工业的废渣提锂的方法，提高了资源利用率，所产生的副产品均可利用，不产生污染性的废水废气，对环境友好；（10）本专利技术所述利用电解铝工业的废渣提锂的方法，步骤少，原料价格低廉，反应条件温和，副产品均可充分利用，无废水废气处理排放问题，具有较高的经济价值，和环境价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术电解铝废渣提取锂方法的工艺流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种电解铝废渣中锂的提取方法，步骤如下：将已经去除碳和铁的电解铝废渣50kg与浓硫酸100kg反应，反应温度为250℃，反应6小时后，得到混合物A，同时采用水吸收反应产生的HF，所得HF水溶液可以用于制备冰晶石；将混合物A加500kg水溶解后过滤，得到滤液B，在滤液B中缓慢加入氧化钙，直至溶液pH值达到7.5，将所得溶液过滤，得到滤渣C和滤液D，所得滤渣C主要成分为氢氧化铝和硫酸钙，氢氧化铝可以用于制备冰晶石等副产品，硫酸钙可用于制备石膏粉等副产品。将滤液D加热至90℃蒸发浓缩，浓缩过程pH值升高至10.5停止，过滤去除析出的氢氧化铝，然后继续蒸发浓度滤液至减重到80kg，得到滤液E，滤液E维持90℃。在90℃的滤液E中加入90℃的饱和碳酸钠溶液80kg，得到悬浊液F，将悬浊液F过滤，得到滤饼，对滤饼进行洗涤、干燥，即可得到碳酸锂产品。滤液用于制备硫酸钠、冰晶石等副产品，也可以回流继续加工提取残留锂。综上所述，本专利技术中的方法可以充分的利用电解铝工业的废渣。同时，所述的方法步骤少，方法简单，原料价格低廉。实施例2一种电解铝废渣中锂的提取方法，步骤如下：将已经去除碳和铁的电解铝废渣50kg与浓硫酸125kg反应，反应温度为100℃，反应20小时后，得到混合物A，同时采用水吸收反应产生的HF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解铝废渣中锂的提取方法，其特征在于包含如下步骤：（1）将电解铝废渣与浓硫酸反应，反应温度为100‑300℃，反应得到混合物A；（2）将混合物A加水溶解后过滤，得到滤液B，在滤液B中缓慢加入氧化钙，直至溶液pH值达到7‑7.5，将所得溶液过滤，得到滤渣C和滤液D；（3）滤液D加热并蒸发浓缩，pH值升高至10‑11，过滤后滤液进一步蒸发浓缩，得到滤液E，滤液E维持加热状态；（4）在滤液E中饱和碳酸钠溶液，得到悬浊液F，将悬浊液F过滤，得到滤饼，对滤饼进行洗涤、干燥，即可得到碳酸锂产品。

【技术特征摘要】
1.一种电解铝废渣中锂的提取方法，其特征在于包含如下步骤：（1）将电解铝废渣与浓硫酸反应，反应温度为100-300℃，反应得到混合物A；（2）将混合物A加水溶解后过滤，得到滤液B，在滤液B中缓慢加入氧化钙，直至溶液pH值达到7-7.5，将所得溶液过滤，得到滤渣C和滤液D；（3）滤液D加热并蒸发浓缩，pH值升高至10-11，过滤后滤液进一步蒸发浓缩，得到滤液E，滤液E维持加热状态；（4）在滤液E中饱和碳酸钠溶液，得到悬浊液F，将悬浊液F过滤，得到滤饼，对滤饼进行洗涤、干燥，即可得到碳酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，曹毅，陈垒，陈志山，倪孟杰，张建，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41