一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法，通过将锂铝电解质在碱性处理下与有机硅氧烷反应，将氟元素以四氟化硅气体形式与金属元素分离，然后在对金属复合氧化物脱硅处理后加入氢氧化铝作为晶种进行沉锂，然后通入

【技术实现步骤摘要】
一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法


[0001]本专利技术涉及新能源材料领域，具体涉及一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法
。

技术介绍

[0002]近年来随着中国新能源技术快速发展和普及，锂离子电池生产规模增长迅速，导致碳酸锂需求猛增
。
除了常规的提锂工艺，如盐湖提锂
、
锂矿加工等，还可以利用电解铝行业废电解质提锂
。
[0003]现有技术中，中国专利
CN105293536B
公开了一种电解铝废渣提锂方法，使用浓硫酸与含锂电解铝废渣高温下反应，过滤得滤液入碳酸钠进行碱解反应，后过滤得滤渣
B
加水制成料浆再加入石灰进行苛化反应，后过滤将滤液中通入
CO2进行碳化反应得电池级碳酸锂，但是加入硫酸高温专利技术生成的
HF
极易挥发成气体，对设备耐腐蚀性要求极高且环保压力较大；中国专利
CN110194478B
公开了一种用铝电解产生的含电解质物料制备氟化铝为主成分的氟盐的方法，先将含电解质物料与可溶性铝盐或铝盐溶液进行混合并在高温下反应；将反应物进行固液分离，分离后的固体得到以氟化铝为主成分的氟盐，分离后的液体添加强碱性氢氧化物或其溶液除去溶液中的钙
、
铁杂质；然后经蒸发浓缩脱盐，分离后得浓缩母液；再添加碳酸盐或其溶液生成碳酸锂沉淀，本专利技术的方法能够将铝电解生产中产生的富余含电解质物料转化为氟化铝，使氟元素在电解铝企业内部有效的循环利用，然而改技术采用铝盐固氟得到的氟化铝价值度较低，且铝盐浸出剂的加入导致浸出液中其他阳离子含量上升，后续除杂步骤繁琐增加了除杂成本，实际上盐溶液的浸出强化并不能完全转化难溶性锂盐，锂的浸出回收率存在上限
。
[0004]针对锂的转化效率，东北大学专利
CN105925819B
公开了一种利用酸化焙烧浸出法综合回收铝电解质中锂元素的方法，将铝电解质粉碎料与酸式盐在高温下焙烧，水浸调节
pH
获得冰晶石滤渣和含锂溶液，并加入碳酸盐溶液获得粗制碳酸锂，精制提纯；以及中南大学专利
CN113684369B
公开了一种废工业含锂铝电解质的处理方法，将含锂铝电解质与反应剂混合，焙烧，含锂电解质中的冰晶石和钾钠复合冰晶石转化为可溶性的偏铝酸钠
、
氟化钠，经水浸出后可溶性钠盐进入液相，滤液通过
pH
调整生产再生冰晶石产品；
LiAl2(OH)7进入渣相与第二酸溶液反应，控制合适的
pH
，可使
LiAl2(OH)7充分溶解进入液相，而氟化钙等杂质不溶进入渣相，从而实现氟化钙等杂质和
LiAl2(OH)7的良好分离；随后，通过对调节滤液
C
的
pH
值可获得羟基氟化铝产品，实现
Al、Li
的分离，再加入碳酸盐即可沉锂，获得碳酸锂产品
。
[0005]引入焙烧工艺虽然降低了
Li
元素的浸出难度，提高了锂的浸出率，但是酸化焙烧依然存在
HF
逸出的问题，碱性焙烧后续的分离依然困难且分离效率低，
F
元素依然与金属结合使得
Li
的回收依然非常困难
。
而工业上大规模炼铝的方法依然是霍尔
‑
埃鲁法
(
冰晶石
‑
氧化铝融盐电解法
)
，即将熔融冰晶石作溶剂，氧化铝作溶质溶解在其中，通入强大的电流后，在电解槽内发生电解反应得到铝
。
如何将铝电解中的有价元素资源的回收方式更加多元和更有经济价值，也是技术人员亟需解决的问题
。
[0006]基于此，本申请提出了一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法
。
[0007]
技术实现思路

[0008]本申请提供了一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法，其具体技术方案为：
[0009]步骤1，将一定量含锂铝电解质与有机硅氧烷在碱处理下在
200
‑
800℃
下焙烧，生成粗四氟化硅气体和铝
、
钠
、
锂以及钾的氧化混合物；
[0010]主反应示意方程式为：
[0011]Na2LiAlF6+Na2KAlF6+(C
‑
Si
‑
O)
n
→
SiF4↑
+Li2O+NaAlO3+K2O+CO2↑
；
[0012]步骤2，将步骤1得到的固体混合物加水溶解后呈碱性，少量多次加入石灰水生成硅酸钙沉淀脱硅处理，分离后得到粗母液；
[0013]步骤3，在所述粗母液加入氢氧化铝晶种进行析晶反应，晶种与粗母液中
Al
3+
的浓度比为
1:60
～
80
；得到锂和铝的氢氧化物沉淀，过滤得到滤液和滤饼，向滤饼加稀酸调节
pH
＝8～
11
，然后通入
CO2将锂的氢氧化物转化为粗碳酸锂，利用氢氧化铝的溶解特性将粗碳酸锂沉淀分离；
[0014]步骤4，采用拜耳法继续进行氢氧化铝析晶反应，得到高纯氢氧化铝，再进行焙烧干燥可得到氧化铝，将得到的氧化铝加入到电解槽中电解得到铝；
[0015]步骤5，将金属铝
、
四氢呋喃溶剂混合后加入高压釜，并导入氢气密封加热，在温度
100
‑
120℃、
压力6～
9Mpa
下反应，得到氢化铝固体；
[0016]步骤6，将步骤1得到的粗四氟化硅进行提纯后与氢化铝在反应釜中在
210
～
240℃
下进行反应，得到硅烷和氟化铝，氟化铝加入到电解槽中用于电解铝
。
其中，锂铝电解质
、
有机硅氧烷
、
氢氧化钠的质量比4～
6:1
～7：2～
5。
[0017]优选的，脱硅反应中加入石灰水为固体反应产物质量的3～
10
％；稀酸优选为盐酸
。
[0018]优选的，将步骤3进行沉淀分离后的二次母液继续加入氢氧化铝晶种然后过滤将滤饼调节
pH
＝8溶解通入二氧化碳将碳酸锂将沉淀分离直至母液溶质中的
Li
含量小于1％
。
[0019]优选的，将步骤3的滤液加入碱性氢氧化物除去溶液中的钙
、
铁等杂质，然后蒸发浓缩析出工业氯化钠和氯化钾；将步骤3得到的粗碳酸锂进行精制提纯得到电池级碳酸锂
。
[0020]优选的，步骤6中采用冷冻法以及吸附法的一种或两种组合进行四氟化硅提纯，更优选的，将提纯分离后的
CO2用于粗碳酸锂的提取和精制
。
[0021]优选的，将步骤4中高纯氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将一定量含锂铝电解质与有机硅氧烷在碱处理下在
200
‑
800℃
下焙烧，生成四氟化硅粗气体和包含铝
、
钠
、
锂以及钾的氧化混合物；步骤2，将步骤1得到的固体混合物加水溶解后呈碱性，然后进行脱硅处理，所述脱硅处理为少量多次加入石灰水，反应得到沉淀，分离沉淀得到粗母液；步骤3，在所述粗母液加入氢氧化铝晶种进行析晶反应，得到锂和铝的氢氧化物沉淀，过滤得到滤液和滤饼，向滤饼加稀酸调节
pH
＝8～
11
，然后通入
CO2将锂的氢氧化物转化为粗碳酸锂，利用氢氧化铝的溶解特性将碳酸锂沉淀分离
。2.
一种如权利要求1所述的一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法，其特征在于，还包括步骤4，采用拜耳法继续进行氢氧化铝析晶反应，得到高纯氢氧化铝，再进行焙烧干燥可得到氧化铝，将得到的氧化铝加入到电解槽中电解得到铝
。3.
一种如权利要求1或2所述的一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法，其特征在于，还包括步骤5，将金属铝
、
四氢呋喃溶剂混合后加入高压釜，并导入氢气密封加热，在温度
100
～
120℃、
压力6～
9Mpa
下反应，得到氢化铝固体
。4.
一种如权利要求3所述的一种从铝电解质提锂制备碳酸锂的方法，其特征在于，还包括步骤6，将步骤1得到的粗四氟化硅经过提纯后与步骤5得到的氢化铝在反应釜中于
210
～
240℃
下进行反应，得到硅烷和氟化铝，氟化铝加入到电解槽中用于电解铝
。5.

【专利技术属性】
技术研发人员：李咏春，李经军，
申请(专利权)人：巩义市红旗炉料有限公司，
类型：发明
国别省市：