公布日：2023.04.11
申请日：2022.12.30
分类号：C01D15/08(2006.01)I
摘要
本发明提供了一种从粉煤灰生产氧化铝的含锂废水中制备电池级碳酸锂的方法。该方法包括：步骤S1，将含锂废水进行浓缩处理，得到锂富集液；步骤S2，采用有机相萃取锂富集液，得到含锂有机相；步骤S3，对含锂有机相进行反萃，得到反萃液；步骤S4，对反萃液进行沉淀除杂，得到含氯化锂液；以及步骤S5，加入碳酸钠与含氯化锂液进行沉淀反应，得到碳酸锂。本申请首次提出对粉煤灰酸法生产氧化铝的含锂废水中的锂进行提取的方法，且通过以上方法获得较高的锂提取率和纯度，使锂元素提取率大于94％，碳酸锂纯度大于99.50％，起到了废物资源利用的效果。
权利要求书
1.一种从粉煤灰生产氧化铝的含锂废水中制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，将含锂废水进行浓缩处理，得到锂富集液；步骤S2，采用有机相萃取所述锂富集液，得到含锂有机相；步骤S3，对所述含锂有机相进行反萃，得到反萃液；步骤S4，对所述反萃液进行沉淀除杂，得到含氯化锂液；以及步骤S5，加入碳酸钠与所述含氯化锂液进行沉淀反应，得到碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含锂废水中，铝离子浓度为1.2～5.6g/L、钙离子浓度为7.7～15.3g/L、镁离子浓度为0.05～1.04g/L、钾离子浓度为0.77～1.53g/L、钠离子浓度为0.8～1.5g/L、锂离子浓度为0.01～0.20g/L、氯离子浓度为0.58～1.61mol/L，优选所述含锂废水的pH值为4～6.5，优选所述含锂废水的Mg/Li比为2～20：1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述浓缩处理的过程包括：将所述含锂废水进行蒸发处理至锂离子浓度为0.1～0.5g/L后过滤，得到滤液和滤饼；采用水洗涤所述滤饼，得到洗涤液；将所述滤液和所述洗涤液共同作为所述锂富集液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蒸发处理的温度80～160℃，优选为90～140℃，优选所述蒸发处理的时间为1～5h，进一步地，优选为2～3h。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机相与所述锂富集液的体积比为2～5：1，优选所述萃取的温度为25～50℃，以质量百分比计，优选所述有机相包括：60～80％的磷酸三丁酯萃取剂；10～20％的第一萃取剂；10～20％的有机溶剂以及FeCl3；其中，所述FeCl3中的Fe与所述锂富集液中的Li的摩尔比为1.2～2.0：1；所述第一萃取剂选自二(2-乙基己基磷酸)、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯和磷酸二异辛酯中的任意一种或多种；优选所述有机溶剂选自煤油、环己烷、二异丁基酮中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，采用反萃剂对所述含锂有机相进行所述反萃，所述反萃剂与所述含锂有机相的体积比为1～4：1，优选所述反萃剂选自水、水与氯化锂的混合液、水与氯化钠的混合液中的任意一种或多种，其中所述反萃剂中水的含量为95～100％；优选所述反萃的温度为25～50℃，优选所述反萃为多级逆向反萃，优选为4～10级逆向反萃，优选各级所述逆向反萃的时间为5～10分钟。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述含锂有机相进行离心处理后进行所述反萃。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述沉淀除杂处理的过程包括：采用磷酸盐对所述反萃液进行所述沉淀除杂处理，得到除杂液；对所述除杂液进行固液分离得到所述含氯化锂液；所述磷酸盐为磷酸钠和/或磷酸钾，优选为磷酸钠，进一步地，优选所述磷酸钠的加入量为0.62～4.69g/L，优选所述沉淀除杂处理的温度为60～120℃，优选为80～100℃；优选所述沉淀除杂处理的时间为1～4h，优选为2～4h；优选所述沉淀除杂处理过程中的pH值为9.5～10.5。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述沉淀除杂处理的过程包括：加入碱性试剂调节所述反萃液的pH值为11～12，优选所述碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或者碳酸钠中的任意一种或多种，进一步地，优选所述沉淀除杂处理的温度为60～120℃，优选为80～100℃；优选所述沉淀除杂处理的时间为30～90min，优选为30～45min。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述沉淀反应的过程包括：加入碳酸钠与所述含氯化锂液进行所述沉淀反应后固液分离，得到粗碳酸锂；采用水洗涤所述粗碳酸锂后干燥，得到碳酸锂；所述沉淀反应的温度为60～120℃，优选为80～90℃；优选所述沉淀反应的时间为1～4h，优选为1～2h，优选所述干燥的温度为150～250℃，优选为180～230℃；优选所述水与所述粗碳酸锂的体积比为3～10：1。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从粉煤灰生产氧化铝的含锂废水中制备电池级碳酸锂的方法，以解决现有技术中的萃取法不能完全适用该粉煤灰生产氧化铝工业废水的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从粉煤灰生产氧化铝的含锂废水中制备电池级碳酸锂的方法，该方法包括：步骤S1，将含锂废水进行浓缩处理，得到锂富集液；步骤S2，采用有机相萃取锂富集液，得到含锂有机相；步骤S3，对含锂有机相进行反萃，得到反萃液；步骤S4，对反萃液进行沉淀除杂，得到含氯化锂液；以及步骤S5，加入碳酸钠与含氯化锂液进行沉淀反应，得到碳酸锂。
进一步地，上述含锂废水中，铝离子浓度为1.2～5.6g/L、钙离子浓度为7.7～15.3g/L、镁离子浓度为0.05～1.04g/L、钾离子浓度为0.77～1.53g/L、钠离子浓度为0.8～1.5g/L、锂离子浓度为0.01～0.20g/L、氯离子浓度为0.58～1.61mol/L，优选含锂废水的pH值为4～6.5，优选含锂废水的Mg/Li比为2～20：1。
进一步地，上述浓缩处理的过程包括：将含锂废水进行蒸发处理至锂离子浓度为0.1～0.5g/L后过滤，得到滤液和滤饼；采用水洗涤滤饼，得到洗涤液；将滤液和洗涤液共同作为锂富集液。
进一步地，上述蒸发处理的温度80～160℃，优选为90～140℃，优选蒸发处理的时间为1～5h，进一步地，优选为2～3h。
进一步地，上述有机相与锂富集液的体积比为2～5：1，优选萃取的温度为25～50℃，以质量百分比计，优选有机相包括：60～80％的磷酸三丁酯萃取剂、10～20％的第一萃取剂、10～20％的有机溶剂以及FeCl3；其中，FeCl3中的Fe与锂富集液中的Li的摩尔比为1.2～2.0：1；第一萃取剂选自二(2-乙基己基磷酸)、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯和磷酸二异辛酯中的任意一种或多种；优选有机溶剂选自煤油、环己烷、二异丁基酮中的任意一种或多种。
进一步地，采用反萃剂对上述含锂有机相进行反萃，反萃剂与含锂有机相的体积比为1～4：1，优选反萃剂选自水、水与氯化锂的混合液、水与氯化钠的混合液中的任意一种或多种，其中反萃剂中水的含量为95～100％；优选反萃的温度为25～50℃，优选反萃为多级逆向反萃，优选为4～10级逆向反萃，优选各级逆向反萃的时间为5～10分钟。
进一步地，上述方法还包括：对含锂有机相进行离心处理后进行反萃。
进一步地，上述沉淀除杂处理的过程包括：采用磷酸盐对反萃液进行沉淀除杂处理，得到除杂液；对除杂液进行固液分离得到含氯化锂液；磷酸盐为磷酸钠和/或磷酸钾，优选为磷酸钠，进一步地，优选磷酸钠的加入量为0.62～4.69g/L，优选沉淀除杂处理的温度为60～120℃，优选为80～100℃；优选沉淀除杂处理的时间为1～4h，优选为2～4h；优选沉淀除杂处理过程中的pH值为9.5～10.5。
进一步地，上述沉淀除杂处理的过程包括：加入碱性试剂调节反萃液的pH值为11～12，优选碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或者碳酸钠中的任意一种或多种，进一步地，优选沉淀除杂处理的温度为60～120℃，优选为80～100℃；优选沉淀除杂处理的时间为30～90min，优选为30～45min。
进一步地，上述沉淀反应的过程包括：加入碳酸钠与含氯化锂液进行沉淀反应后固液分离，得到粗碳酸锂；采用水洗涤粗碳酸锂后干燥，得到碳酸锂；沉淀反应的温度为60～120℃，优选为80～90℃；优选沉淀反应的时间为1～4h，优选为1～2h，优选干燥的温度为150～250℃，优选为180～230℃；优选水与粗碳酸锂的体积比为3～10：1。
应用本发明的技术方案，本申请首次提出对粉煤灰酸法生产氧化铝的含锂废水中的锂进行提取的方法，且通过以上方法获得较高的锂提取率和纯度，使锂元素提取率大于94％，碳酸锂纯度大于99.50％，起到了废物资源利用的效果。
（发明人：杜善周;黄涌波;王连蒙;刘大锐;周永利;贾峰;吕建伟;李文清;曹坤;王思琦;李雪）