一种从铝电解固废物料中回收锂的方法技术

本发明专利技术公开一种从铝电解固废物料中回收锂的方法，特别是回收铝冶炼过程产生的含冰晶石电解质的固废物料中的锂，充分利用炭渣、阴极灰、废电解质等铝电解固废物料的成分特性，通过硫酸

【技术实现步骤摘要】
一种从铝电解固废物料中回收锂的方法


[0001]本专利技术属于回收
，尤其涉及一种从铝电解固废物料如炭渣、阴极灰、废电解质等中回收锂的方法，特别是回收铝冶炼过程产生的含冰晶石电解质的固废物料中的锂。

技术介绍

[0002]锂资源是重要的能源材料和战略资源。随着新能源产业的快速发展，锂市场需求呈爆发性增长。从锂资源储量和需求量的角度考虑，一辆电动汽车需求锂约3
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20公斤，预计2050年我国电动汽车锂需求量将达到5.5万吨。因此我国虽然锂储量占全球22％，锂矿石却严重依赖进口，目前对外依存度超过85％。随着新能源汽车产业的快速发展，锂资源紧缺态势愈加严重。
[0003]由于铝盐具有吸附锂的作用，因此自然界中铝土矿中均伴生有锂。国外铝土矿中金属锂的含量平均为0.0030％，而国内的铝土矿中金属锂的含量大部分介于0.016％～0.030％，部分铝土矿金属锂的含量高达0.068％。由于所用铝土矿类型和品质的不同，拜耳法产出的氧化铝中氧化锂的含量一般在0.030％～0.091％之间，并随着入磨铝土矿A/S的降低而升高。在冰晶石
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氧化铝熔盐电解工艺中，一方面氧化锂随着氧化铝进入电解质体系并在其中富集，另一方面因金属锂盐(氟化锂)可降低电解温度及工作电压，还可以提高电流效率、降低电耗以及阳极和氟化盐的消耗，生产上会添加一部分的氟化锂。根据理论和实践证明，铝电解质体系中含有1.5％～2.5％的锂盐(氟化锂)可保持电解过程的最优状态。但近几年，随着系列槽龄的增加，绝大部分企业铝电解质体系中锂盐(LiF)含量已超过3％，最高可达9％～10％。在铝电解生产过程中，会产出裹挟或夹带电解质的固废物料如炭渣、阴极灰、废电解质等，因此电解质中所含的锂也随之进入这部分铝电解的固废物料。
[0004]与越来越难开采和提取的固体锂矿石相比，从含铝电解质的铝电解固废中回收锂将是保障我国锂资源安全的重要途径之一。目前从铝电解流程产出的炭渣、阴极灰、废电解质等物料中回收锂的技术才刚起步，还处于空白。因此，研究从铝电解固废物料中高效清洁回收锂的技术，不仅可实现铝电解固废资源的高值化回收，也是实现城市矿山非常规资源高效利用和缓解锂战略资源危机的重要技术支撑。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种从铝电解固废物料 (如炭渣、阴极灰、废电解质等固废物料)中回收锂的方法，特别是回收铝冶炼过程产生的含冰晶石电解质的固废物料中的锂，针对含锂固废物料的化学特性，开发绿色清洁高效的提锂技术。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种从铝电解固废物料中回收锂的方法，其中，包括步骤：
[0008](1)、将铝电解固废物料进行破碎；
[0009](2)、将步骤(1)破碎后的物料，采用磨矿分级闭路流程进行干磨，获得磨粉；
[0010](3)、将硫酸、含铝化合物和水配置成浸出液；
[0011](4)、将步骤(2)获得的磨粉与步骤(3)获得的浸出液按预定液固质量比进行混合，控制浸出温度、浸出pH值和浸出时间，进行浸出处理，获得浸出料浆，将浸出料浆过滤得到浸出渣和上清液；
[0012](5)、将步骤(4)获得的上清液，升温到预定温度，用碱液调整pH 值后，进行第一中和沉淀反应，过滤，获得氟铝碱式盐和滤液；
[0013](6)、向步骤(5)获得的滤液中加入沉淀剂和碱液，通过碱液进一步调整滤液的pH值后，进行第二中和沉淀反应，过滤，获得富锂产品和沉淀后液。
[0014]上述方法中，步骤(6)之后，还包括步骤(7)：将步骤(6)获得的沉淀后液进行冷冻结晶提取芒硝副产品(Na2SO4·
10H2O)，脱去芒硝副产品的结晶后液返回步骤(3)进行循环利用。经前述步骤已脱除绝大部分的 Al、F、Li和硫酸钠的结晶后液中主要成分就是水，可能含有15g/L的硫酸钠，50mg/L以下的Al和F，从而可以返回步骤(3)进行循环利用。
[0015]上述方法中，还包括步骤(8)：将步骤(5)获得的氟铝碱式盐经过干燥和煅烧，获得氟化铝和氧化铝产品。
[0016]步骤(1)中，将铝电解固废物料进行破碎，破碎至一定粒度，以满足磨矿给矿粒度要求。
[0017]进一步地，铝电解固废物料可以选自阴极灰、炭渣、废电解质中的一种或多种的混合料。其中，阴极灰中主要含有碳、氟化钠、冰晶石(Na3AlF6)、锥冰晶石(Na5Al3F
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)、亚冰晶石、锂冰晶石(LiNa2AlF6)、三氧化二铝(Al2O3) 和氟化锂(LiF)等，炭渣中主要含有碳、冰晶石、锥冰晶石、亚冰晶石、锂冰晶石、氟化铝(AlF3)、氟化钙(CaF2)、三氧化二铝、氟化钾、氟化镁和氟化锂等，废电解质中主要含有冰晶石、锥冰晶石、亚冰晶石、锂冰晶石、氟化铝、三氧化二铝、氟化锂、氟化钾、氟化镁等。
[0018]进一步地，铝电解固废物料经破碎后的粒度为
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10mm至
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30mm之间的任一粒度。
[0019]步骤(2)中，将步骤(1)破碎后的物料，采用磨矿分级闭路流程进行干磨。
[0020]进一步地，所述破碎后的物料经干磨后的粒度可以为
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120目至
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325目之间的任一粒度。
[0021]步骤(3)中，将硫酸、含铝化合物和水按一定比例配置成浸出液。
[0022]进一步地，配置浸出液的含铝化合物可以是含铝离子的盐、含铝离子的氧化物或含铝离子的碱，如硫酸铝、偏铝酸钠、氯化铝、氢氧化铝、三氧化二铝等中的一种或多种。
[0023]进一步地，配置的浸出液中硫酸浓度为10
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100g/L，铝离子浓度为10
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30 g/L。
[0024]步骤(4)中，将步骤(2)获得的磨粉与步骤(3)获得的浸出液按预定液固质量比进行混合，控制浸出温度、浸出pH值和浸出时间，进行浸出处理，获得浸出料浆。
[0025]进一步地，预定液固质量比为5
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15cm3/g，浸出温度为40
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60℃，混合后体系pH值<3，浸出时间为6
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24小时。
[0026]步骤(5)中，将步骤(4)获得的上清液，升温到一定温度，用碱液调整pH值后，进行第一中和沉淀反应，过滤，获得氟铝碱式盐和滤液。
[0027]进一步地，调整上清液pH值的碱液可以选自氢氧化钠溶液、氨水、偏铝酸钠溶液等碱性溶液的一种或多种的混合液，碱性溶液中水作为溶剂。
[0028]进一步地，调整pH值为5.0
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6.0，第一中和沉淀反应的温度为70
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90℃，第一中和沉
淀反应的时间≥4小时。更进一步地，第一中和沉淀反应的时间为4
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6小时。
[0029]步骤(6)中，向步骤(5)获得的滤液中加入沉淀剂和碱液，通过碱液进一步调整滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从铝电解固废物料中回收锂的方法，其特征在于，包括步骤：将铝电解固废物料进行破碎；将破碎后的物料，采用磨矿分级闭路流程进行干磨，获得磨粉；将硫酸、含铝化合物和水配置成浸出液；将所述磨粉与所述浸出液按预定液固质量比进行混合，控制浸出温度、浸出pH值和浸出时间，进行浸出处理，获得浸出料浆，将所述浸出料浆过滤得到浸出渣和上清液；将所述上清液升温到预定温度，用碱液调整pH值后，进行第一中和沉淀反应，过滤，获得氟铝碱式盐和滤液；向所述滤液中加入沉淀剂和碱液后，进行第二中和沉淀反应，过滤，获得富锂产品和沉淀后液。2.根据权利要求1所述的从铝电解固废物料中回收锂的方法，其特征在于，还包括步骤：将所述沉淀后液进行冷冻结晶，获得含芒硝副产品的结晶后液，将脱去芒硝副产品的结晶后液返回配置浸出液的步骤中进行循环利用；所述沉淀后液进行冷冻结晶的温度为≤
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5℃。3.根据权利要求1所述的从铝电解固废物料中回收锂的方法，其特征在于，还包括步骤：将所述氟铝碱式盐经过干燥和煅烧，获得氟化铝和氧化铝产品。4.根据权利要求1所述的从铝电解固废物料中回收锂的方法，其特征在于，所述铝电解固废物料选自阴极灰、炭渣、废电解质中的一种或多种的混合料，所述铝电解固废物料经破碎后的粒度为
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10mm至
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30mm之间的任一粒度。5.根据权利要求1所述的从铝电解固废物料中回收锂的方法，其特征在于，所述破碎后的物料经干磨后的粒度为
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120目至
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325目之间的任一粒度。6.根据权利要求1所述的从铝电解固废物料中回收锂的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林艳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：