一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法技术

本发明专利技术属于固体废弃物处理技术领域，本发明专利技术提供了一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法，包括如下步骤：将铝电解质废渣和硫酸铝混合，进行一段低温焙烧和二段高温热分解，得到焙烧料和含硫烟气；将含硫烟气通入碱溶液中，得到硫酸盐溶液；将焙烧料用水浸出后过滤，得到水浸渣和含钠钾的硫酸锂溶液；将含钠钾的硫酸锂溶液重复多次进行水浸工序，得到富锂硫酸盐溶液。本发明专利技术在保证铝电解质废渣中锂铝高效分离的同时，还实现了氟化铝的资源化循环利用，并获得了富锂硫酸盐溶液，为后续高效回收高附加值锂盐产品提供了便利。本发明专利技术的方法工艺流程简单，设备要求低，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法


[0001]本专利技术涉及固体废弃物处理
，尤其涉及一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法。

技术介绍

[0002]我国一水硬铝石型铝土矿含有锂等碱金属杂质，经“氧化铝
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铝电解”生产工序富集于铝电解质中，严重影响铝的电解生产。富锂铝电解质废渣是含锂一水硬铝石型铝土矿开发利用所产生的特有非传统锂资源，锂的存在形式、矿物结构等尚不明确，现有提锂技术无法适用。当前铝电解质废渣主要堆存处置，不但存在氟污染风险，而且战略资源锂得不到有效利用。
[0003]在现有的技术中，CN113981232A公开了一种铝电解质废渣中锂元素的硫酸铝直接浸出回收方法。其方法是通过硫酸铝溶液浸出含锂铝电解质废渣，再依次通过碱解反应、碳化反应、热解得到碳酸锂；该方法使用硫酸铝溶液浸出含锂氟化物物相转化率低、流程冗长，且产生难分离的Al(OH)3胶体并影响后续提锂。CN105293536A公开了一种电解铝废渣提锂方法。其方法是将电解铝废渣通过浓硫酸焙烧、碳酸钠碱解、石灰苛化及碳化反应得到碳酸锂；该方法使用浓硫酸焙烧，对设备要求高，流程复杂，且产生难分离的Al(OH)3胶体并影响后续提锂。CN105349786A公开了一种含锂铝电解质综合回收利用的方法。其方法是将含锂铝电解质与水混合并使用无机酸调节pH＜2，加入铝盐制备冰晶石，再通过碳酸钠碱解、CO2碳化、阳离子交换树脂除杂、脱CO2处理得到高纯碳酸锂。该方法使用阳离子交换树脂除杂，成本太高，且产生难分离的Al(OH)3胶体并影响后续提锂。
[0004]目前，针对铝电解工业氟化物电解质废渣的资源化利用技术尚未成熟，均未有提纯锂来进行锂铝分离的方法，造成现有的提锂工艺存在过程冗长、工艺复杂的问题。因此，开展富锂铝电解质废渣清洁回收与锂高效富集技术的研究，既可避免铝电解工业因锂等碱金属积累产生大量电解质废渣堆存和氟污染泄露的风险，也可缓解因新能源迅猛发展所带来的锂资源安全保障问题；对强化铝电解工业清洁生产，推进大宗危废综合利用，支撑新能源汽车产业发展等具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法，包括如下步骤：
[0008]1)将铝电解质废渣和硫酸铝混合，进行一段低温焙烧和二段高温热分解，得到焙烧料和含硫烟气；
[0009]2)将含硫烟气通入碱溶液中，得到硫酸盐溶液；
[0010]3)将焙烧料用水浸出后过滤，得到水浸渣和含钠钾的硫酸锂溶液；
[0011]4)将含钠钾的硫酸锂溶液返回步骤3)的水浸工序，经多次循环浸出后得到富锂硫酸盐溶液。
[0012]作为优选，步骤1)所述铝电解质废渣和硫酸铝的质量比为1：0.5～1.5。
[0013]作为优选，步骤1)所述一段低温焙烧的温度为200～600℃，一段低温焙烧的时间为0.5～5h。
[0014]作为优选，步骤1)所述二段高温热分解的温度为700～1000℃，二段高温热分解的时间为0.5～3h。
[0015]作为优选，步骤2)所述碱溶液的浓度为50～300g/L。
[0016]作为优选，步骤3)中，焙烧料和水的质量体积比为1g：3～15mL。
[0017]作为优选，步骤3)所述浸出的温度为30～95℃，浸出的时间为0.5～5h。
[0018]作为优选，步骤4)所述多次循环浸出的次数为5～20次。
[0019]本专利技术的有益效果包括以下几点：
[0020]1)本专利技术提供了一种铝电解质废渣和硫酸铝经两段焙烧分解
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水浸实现锂铝高效分离与富集锂的方法。本专利技术通过两段焙烧分解
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水浸促进电解质废渣中锂钠钾钙的氟化物转化为硫酸盐物相和氟化铝，并选择性高温热分解未反应的硫酸铝，实现了含锂钠钾的可溶性硫酸盐与水浸渣中难溶含铝物相(Al2O3和AlF3)的高效浸出分离，避免了硫酸铝水解对锂回收的影响，富集后的富锂硫酸盐溶液为后续高效回收金属锂提供了便利。
[0021]2)本专利技术通过水浸渣(Al2O3和AlF3)返回铝电解系统实现了氟化铝的资源化循环利用，避免了氟污染扩散的风险。本专利技术在保证铝电解质废渣中锂铝高效分离的同时，还实现了氟化铝的资源化循环利用，获得了富锂硫酸盐溶液，为后续高效回收高附加值金属锂提供了便利。
[0022]3)本专利技术的方法工艺流程简单，设备要求低，实用性强。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法，包括如下步骤：
[0025]1)将铝电解质废渣和硫酸铝混合，进行一段低温焙烧和二段高温热分解，得到焙烧料和含硫烟气；
[0026]2)将含硫烟气通入碱溶液中，得到硫酸盐溶液；
[0027]3)将焙烧料用水浸出后过滤，得到水浸渣和含钠钾的硫酸锂溶液；
[0028]4)将含钠钾的硫酸锂溶液返回步骤3)的水浸工序，经多次循环浸出后得到富锂硫酸盐溶液。
[0029]本专利技术中，步骤1)所述铝电解质废渣优选为破碎处理得到的铝电解质废渣，铝电解质废渣的目数优选为100～400目，进一步优选为150～350目，更优选为200～300目；铝电解质废渣为富锂铝电解质废渣。
[0030]本专利技术中，步骤1)所述铝电解质废渣和硫酸铝的质量比优选为1：0.5～1.5，进一步优选为1：0.7～1.3，更优选为1：0.8～1.2。
[0031]本专利技术中，步骤1)所述一段低温焙烧的温度优选为200～600℃，进一步优选为250～550℃，更优选为300～500℃；一段低温焙烧的时间优选为0.5～5h，进一步优选为1～4h，更优选为2～3h。
[0032]本专利技术中，步骤1)所述二段高温热分解的温度优选为700～1000℃，进一步优选为750～950℃，更优选为800～900℃，二段高温热分解的时间优选为0.5～3h，进一步优选为1～2.5h，更优选为1.5～2h。
[0033]本专利技术中，步骤2)所述碱溶液的浓度优选为50～300g/L，进一步优选为100～250g/L，更优选为150～200g/L。
[0034]本专利技术中，步骤2)所述碱溶液优选为氢氧化钠水溶液。
[0035]本专利技术步骤3)中，焙烧料和水的质量体积比优选为1g：3～15mL，进一步优选为1g：5～12mL，更优选为1g：8～10mL。
[0036]本专利技术中，步骤3)所述浸出的温度优选为30～95℃，进一步优选为40～90℃，更优选为50～85℃；浸出的时间优选为0.5～5h，进一步优选为1～4h，更优选为2～3h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解质废渣的锂铝高效分离和富集锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将铝电解质废渣和硫酸铝混合，进行一段低温焙烧和二段高温热分解，得到焙烧料和含硫烟气；2)将含硫烟气通入碱溶液中，得到硫酸盐溶液；3)将焙烧料用水浸出后过滤，得到水浸渣和含钠钾的硫酸锂溶液；4)将含钠钾的硫酸锂溶液返回步骤3)的水浸工序，经多次循环浸出后得到富锂硫酸盐溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述铝电解质废渣和硫酸铝的质量比为1：0.5～1.5。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述一段低温焙烧的温度为200～600℃，一段低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨声海，李帅，赖延清，杨亚辉，陈永明，朱容伯，刘远健，崔葵馨，田忠良，金胜明，江浩，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：