【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及资源与环境，尤其涉及一种从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法。
技术介绍
1、锂具有独特的电化学性能及一些特有性质，被广泛运用于陶瓷、玻璃、锂电池等领域。近年来，随着新能源汽车及储能产业的快速发展，锂已成为世界各国至关重要的关键矿产资源。地壳中锂含量稀少，但世界锂资源非常丰富，主要集中在玻利维亚、智利、阿根廷、中国、澳大利亚、美国等少数几个国家，且以盐湖资源为主。目前，我国盐湖镁锂比高，至今未能实现大规模产业化生产。国内锂生产仍主要以锂云母、锂辉石提锂为主。
2、目前，采用硫酸盐焙烧锂云母提锂的工序主要包括：将锂云母与硫酸盐混合焙烧后，经过水浸，向得到的水浸液中加入熟石灰进行一次净化，产生中和除杂渣和一次净化液，一次净化液再经过深度净化、沉锂，从而得到碳酸锂。在这个过程中，锂云母与硫酸盐混合焙烧的焙烧产物在水浸过程中会溶出铁、铝等杂质元素，在采用熟石灰一次净化水浸液过程中，产生中和除杂渣，即铁铝氢氧化物无定形沉淀。同时，因选择沉淀作用，水浸液中部分锂共沉淀于除杂渣中，造成锂损失。为了回收中和除杂渣中的锂元素，业内普遍采用焙烧、水浸的工艺，但是这种方法在水浸过程存在铝、铁、钙、锰等元素重溶现象，水浸液中存在杂质含量较高，为了保证回收锂的纯度，需要二次中和除杂，而在水浸液二次中和除杂的过程中无法避免再次产生锂损失。此外，水浸后焙烧产物只能堆存，存在渣中铁、铝等有价元素未能充分资源化等问题。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种从
2、本专利技术提出的一种从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，包括以下步骤：
3、s1、对锂云母中和除杂渣进行焙烧、破碎，得到熟料；采用碱液对所述熟料进行淋洗，得到含锂淋洗液和含铝钙铁的废渣；
4、s2、采用离子交换树脂对所述含锂淋洗液进行除杂，得到除杂母液；将所述除杂母液浓缩，向得到的浓缩液中加入碳酸钠溶液进行沉淀，得到电池级碳酸锂；
5、s3、采用双氧水和浓硫酸对所述含铝钙铁的废渣进行浸出，得到含铁铝浸出液和硫酸钙；采用萃取剂对所述含铁铝浸出液进行萃取，得到含铁有机相和萃余液；将所述含铁有机相经过硫酸反萃、氨水中和、焙烧，得到铁红；
6、s4、将所述萃余液进行铵铝反应，然后冷却结晶，得到铵明矾。
7、优选地，所述锂云母中和除杂渣是将锂云母与硫酸盐混合焙烧的焙烧产物经过水浸，将得到的水浸液加入熟石灰进行一次净化产生的废渣；所述锂云母中和除杂渣的主要组分包括：li2so4 1％～4％、fe(oh)3 5％～10％、al(oh)325％～40％、caso4 30％～45％。
8、优选地，s1中，焙烧的温度为400℃～700℃，焙烧时间为20min～240min。
9、优选地，s1中，所述碱液的ph为8～11，所述碱液为片碱溶液、碳酸钠溶液、氨水中的至少一种；s1中，所述碱液与熟料的液固比为1：1～3:1。
10、s1中，发生的反应主要为：
11、2al(oh)3→al2o3+3h2o
12、2fe(oh)3→fe2o3+3h2o
13、ca2++co32-→caco3↓
14、al3++3oh-→al(oh)3↓。
15、采用高温焙烧，将无定形氢氧化物分解为无吸附能力的氧化物，破坏锂铝等共沉淀物化学成分，使得除杂渣中锂转化为可溶组分。采用碱液淋洗，进一步抑制铝、铁、锰氧化物分解，以及除杂渣中可溶性钙盐、铝盐淋出。
16、优选地，s2中，所述离子交换树脂为大孔弱酸性阳离子交换树脂；s2中，所述碳酸钠溶液的浓度为300g/l～360g/l，所述浓缩液中，锂离子的浓度为15g/l～40g/l，碳酸钠用量为浓缩液中锂总摩尔量的0.5～0.8倍。
17、优选地，所述离子交换树脂为hp-8(江苏海普)、d403(圣泉化工)或ch-93(科海思)中的一种。
18、s2中，发生的反应主要为：
19、r2r-cooli+ca2+→r2r-cooca+li+
20、na2co3+li2so4→na2so4+li2co3↓
21、采用离子交换深度去除淋洗液中钙、镁等杂质元素，同时富集卤水中锂浓度，并经蒸发浓缩满足沉淀条件。
22、优选地，s2中，采用离子交换树脂对所述含锂淋洗液进行除杂的运行流速≤30m/h。
23、优选地，s3中，将所述含铝钙铁的废渣与水混合均匀得到固含量为30～50％的浆液，然后加入相当于浆液体积1％～5％的双氧水，再缓慢加入浓硫酸搅拌浸出60min～200min，控制终点ph值大于0且小于等于3，得到含铁铝浸出液和硫酸钙。
24、优选地，所述双氧水为工业双氧水，质量浓度为30～35％。
25、优选地，s3中，所述浓硫酸的质量浓度为92～98％。
26、优选地，s3中，采用含n235的复合萃取剂对所述含铁铝浸出液进行萃取的方法为：将含铁铝浸出液与萃取剂混合进行单级或多级萃取，萃取时间为2min～15min，油水比o/a＝1:1～1:5，所述萃取剂包括下述质量百分比的组分：萃取剂n235 20％～30％、tbp 5％～10％、余量为磺化煤油；s3中，将所述含铁有机相与浓度为20g/l～50g/l的硫酸溶液混合进行单级或多级反萃，反萃时间为5min～20min，油水比o/a＝5:1～1:1，再加入氨水中和至ph为5～6，过滤后将得到的沉淀于400℃～600℃下焙烧，得到铁红。
27、s3中，发生的反应主要为：
28、ca4al2o6so4·11h2o+h2so4→al2(so4)3+caso4↓+h2o
29、fe2o3+2feo+6h2so4++h2o2→2fe2(so4)3+7h2o
30、xfe3++x(3-z)/2so42-+xy/2(r3nh)2so4+xzh2o→[(r3nh)yfe(oh)z(so4)(3+y-z)/2]x
31、+xzh+
32、式中：x为萃合物萃取度，y为叔胺分子数，z为羟基数。
33、fe2(so4)3+6nh3·h2o→2fe(oh)3↓+3(nh4)2so4
34、2fe(oh)3→fe2o3+3h2o
35、优选地，s4中，向所述萃余液中加入硫酸铵饱和溶液，于50℃～90℃下进行铵铝反应，反应时间为20min～240min，然后将得到的反应液于0℃～10℃下冷却结晶20min～80min，得到铵明矾；所述硫酸铵用量为萃余液中铝总摩尔量的0.5～0.8倍；所述硫酸铵饱和溶液的加入速率为2ml/min～10ml/min。
36、优选地，所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法还包括：将s3得到的硫酸钙回用于锂云母与硫酸盐混合焙烧。
37、优选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，所述锂云母中和除杂渣是将锂云母与硫酸盐混合焙烧的焙烧产物经过水浸，将得到的水浸液加入熟石灰进行一次净化产生的废渣；所述锂云母中和除杂渣的主要组分包括：Li2SO4 1％～4％、Fe(OH)3 5％～10％、Al(OH)325％～40％、CaSO4 30％～45％。
3.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，S1中，焙烧的温度为400℃～700℃，焙烧时间为20min～240min。
4.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，S1中，所述碱液的pH为8～11，所述碱液为片碱溶液、碳酸钠溶液、氨水中的至少一种；S1中，所述碱液与熟料的液固比为1：1～3:1。
5.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，S2中，所述离子交换树脂为大孔弱酸性阳离子交换树脂；S2中，所述碳酸钠溶液的浓度为300
6.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，S3中，将所述含铝钙铁的废渣与水混合均匀得到固含量为30～50％的浆液，然后加入相当于浆液体积1％～5％的双氧水，再缓慢加入浓硫酸搅拌浸出60min～200min，控制终点pH值大于0且小于等于3，得到含铁铝浸出液和硫酸钙。
7.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，S3中，采用萃取剂对所述含铁铝浸出液进行萃取的方法为：将含铁铝浸出液与萃取剂混合进行单级或多级萃取，萃取时间为2min～15min，油水比O/A＝1:1～1:5，所述萃取剂包括下述质量百分比的组分：萃取剂N235 20％～30％、TBP 5％～10％、余量为磺化煤油；S3中，将所述含铁有机相与浓度为20g/L～50g/L的硫酸溶液混合进行单级或多级反萃，反萃时间为5min～20min，油水比O/A＝5:1～1:1，再加入氨水中和至pH为5～6，过滤后将得到的沉淀于400℃～600℃下焙烧，得到铁红。
8.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，S4中，向所述萃余液中加入硫酸铵饱和溶液，于50℃～90℃下进行铵铝反应，反应时间为20min～240min，然后将得到的反应液于0℃～10℃下冷却结晶20min～80min，得到铵明矾；硫酸铵用量为萃余液中铝总摩尔量的0.5～0.8倍；所述硫酸铵饱和溶液的加入速率为2mL/min～10mL/min。
9.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，还包括：将S3得到的硫酸钙回用于锂云母与硫酸盐混合焙烧。
10.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，还包括：将S4中冷却结晶的上清液采用浓硫酸调节至酸性，然后回用于S3中的浸出工序。
...【技术特征摘要】
1.一种从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，所述锂云母中和除杂渣是将锂云母与硫酸盐混合焙烧的焙烧产物经过水浸，将得到的水浸液加入熟石灰进行一次净化产生的废渣；所述锂云母中和除杂渣的主要组分包括：li2so4 1％～4％、fe(oh)3 5％～10％、al(oh)325％～40％、caso4 30％～45％。
3.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，s1中，焙烧的温度为400℃～700℃，焙烧时间为20min～240min。
4.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，s1中，所述碱液的ph为8～11，所述碱液为片碱溶液、碳酸钠溶液、氨水中的至少一种；s1中，所述碱液与熟料的液固比为1：1～3:1。
5.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，s2中，所述离子交换树脂为大孔弱酸性阳离子交换树脂；s2中，所述碳酸钠溶液的浓度为300g/l～360g/l，所述浓缩液中，锂离子的浓度为15g/l～40g/l，碳酸钠用量为浓缩液中锂总摩尔量的0.5～0.8倍。
6.根据权利要求1所述的从锂云母中和除杂渣中回收金属元素的方法，其特征在于，s3中，将所述含铝钙铁的废渣与水混合均匀得到固含量为30～50％的浆液，然后加入相当于浆液体积1％～5％的双氧水，再缓慢加入浓硫酸搅拌浸出60min～200min...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹿阳，范波，张鹤鹏，孙爱明，陈俊豫，黄忠喜，
申请(专利权)人：宜丰国轩锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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