公布日：2023.04.11

申請(qǐng)日：2022.12.30

分類號(hào)：C01D15/08(2006.01)I

摘要

本發(fā)明提供了一種從粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級(jí)碳酸鋰的方法。該方法包括：步驟S1，將含鋰廢水進(jìn)行濃縮處理，得到鋰富集液；步驟S2，采用有機(jī)相萃取鋰富集液，得到含鋰有機(jī)相；步驟S3，對(duì)含鋰有機(jī)相進(jìn)行反萃，得到反萃液；步驟S4，對(duì)反萃液進(jìn)行沉淀除雜，得到含氯化鋰液；以及步驟S5，加入碳酸鈉與含氯化鋰液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鋰。本申請(qǐng)首次提出對(duì)粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁的含鋰廢水中的鋰進(jìn)行提取的方法，且通過(guò)以上方法獲得較高的鋰提取率和純度，使鋰元素提取率大于94％，碳酸鋰純度大于99.50％，起到了廢物資源利用的效果。

權(quán)利要求書

1.一種從粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級(jí)碳酸鋰的方法，其特征在于，所述方法包括：步驟S1，將含鋰廢水進(jìn)行濃縮處理，得到鋰富集液；步驟S2，采用有機(jī)相萃取所述鋰富集液，得到含鋰有機(jī)相；步驟S3，對(duì)所述含鋰有機(jī)相進(jìn)行反萃，得到反萃液；步驟S4，對(duì)所述反萃液進(jìn)行沉淀除雜，得到含氯化鋰液；以及步驟S5，加入碳酸鈉與所述含氯化鋰液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鋰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含鋰廢水中，鋁離子濃度為1.2～5.6g/L、鈣離子濃度為7.7～15.3g/L、鎂離子濃度為0.05～1.04g/L、鉀離子濃度為0.77～1.53g/L、鈉離子濃度為0.8～1.5g/L、鋰離子濃度為0.01～0.20g/L、氯離子濃度為0.58～1.61mol/L，優(yōu)選所述含鋰廢水的pH值為4～6.5，優(yōu)選所述含鋰廢水的Mg/Li比為2～20：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述濃縮處理的過(guò)程包括：將所述含鋰廢水進(jìn)行蒸發(fā)處理至鋰離子濃度為0.1～0.5g/L后過(guò)濾，得到濾液和濾餅；采用水洗滌所述濾餅，得到洗滌液；將所述濾液和所述洗滌液共同作為所述鋰富集液。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)處理的溫度80～160℃，優(yōu)選為90～140℃，優(yōu)選所述蒸發(fā)處理的時(shí)間為1～5h，進(jìn)一步地，優(yōu)選為2～3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)相與所述鋰富集液的體積比為2～5：1，優(yōu)選所述萃取的溫度為25～50℃，以質(zhì)量百分比計(jì)，優(yōu)選所述有機(jī)相包括：60～80％的磷酸三丁酯萃取劑；10～20％的第一萃取劑；10～20％的有機(jī)溶劑以及FeCl3；其中，所述FeCl3中的Fe與所述鋰富集液中的Li的摩爾比為1.2～2.0：1；所述第一萃取劑選自二(2-乙基己基磷酸)、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯和磷酸二異辛酯中的任意一種或多種；優(yōu)選所述有機(jī)溶劑選自煤油、環(huán)己烷、二異丁基酮中的任意一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用反萃劑對(duì)所述含鋰有機(jī)相進(jìn)行所述反萃，所述反萃劑與所述含鋰有機(jī)相的體積比為1～4：1，優(yōu)選所述反萃劑選自水、水與氯化鋰的混合液、水與氯化鈉的混合液中的任意一種或多種，其中所述反萃劑中水的含量為95～100％；優(yōu)選所述反萃的溫度為25～50℃，優(yōu)選所述反萃為多級(jí)逆向反萃，優(yōu)選為4～10級(jí)逆向反萃，優(yōu)選各級(jí)所述逆向反萃的時(shí)間為5～10分鐘。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：對(duì)所述含鋰有機(jī)相進(jìn)行離心處理后進(jìn)行所述反萃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述沉淀除雜處理的過(guò)程包括：采用磷酸鹽對(duì)所述反萃液進(jìn)行所述沉淀除雜處理，得到除雜液；對(duì)所述除雜液進(jìn)行固液分離得到所述含氯化鋰液；所述磷酸鹽為磷酸鈉和/或磷酸鉀，優(yōu)選為磷酸鈉，進(jìn)一步地，優(yōu)選所述磷酸鈉的加入量為0.62～4.69g/L，優(yōu)選所述沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優(yōu)選為80～100℃；優(yōu)選所述沉淀除雜處理的時(shí)間為1～4h，優(yōu)選為2～4h；優(yōu)選所述沉淀除雜處理過(guò)程中的pH值為9.5～10.5。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述沉淀除雜處理的過(guò)程包括：加入堿性試劑調(diào)節(jié)所述反萃液的pH值為11～12，優(yōu)選所述堿性試劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或者碳酸鈉中的任意一種或多種，進(jìn)一步地，優(yōu)選所述沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優(yōu)選為80～100℃；優(yōu)選所述沉淀除雜處理的時(shí)間為30～90min，優(yōu)選為30～45min。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述沉淀反應(yīng)的過(guò)程包括：加入碳酸鈉與所述含氯化鋰液進(jìn)行所述沉淀反應(yīng)后固液分離，得到粗碳酸鋰；采用水洗滌所述粗碳酸鋰后干燥，得到碳酸鋰；所述沉淀反應(yīng)的溫度為60～120℃，優(yōu)選為80～90℃；優(yōu)選所述沉淀反應(yīng)的時(shí)間為1～4h，優(yōu)選為1～2h，優(yōu)選所述干燥的溫度為150～250℃，優(yōu)選為180～230℃；優(yōu)選所述水與所述粗碳酸鋰的體積比為3～10：1。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種從粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級(jí)碳酸鋰的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的萃取法不能完全適用該粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁工業(yè)廢水的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種從粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級(jí)碳酸鋰的方法，該方法包括：步驟S1，將含鋰廢水進(jìn)行濃縮處理，得到鋰富集液；步驟S2，采用有機(jī)相萃取鋰富集液，得到含鋰有機(jī)相；步驟S3，對(duì)含鋰有機(jī)相進(jìn)行反萃，得到反萃液；步驟S4，對(duì)反萃液進(jìn)行沉淀除雜，得到含氯化鋰液；以及步驟S5，加入碳酸鈉與含氯化鋰液進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鋰。

進(jìn)一步地，上述含鋰廢水中，鋁離子濃度為1.2～5.6g/L、鈣離子濃度為7.7～15.3g/L、鎂離子濃度為0.05～1.04g/L、鉀離子濃度為0.77～1.53g/L、鈉離子濃度為0.8～1.5g/L、鋰離子濃度為0.01～0.20g/L、氯離子濃度為0.58～1.61mol/L，優(yōu)選含鋰廢水的pH值為4～6.5，優(yōu)選含鋰廢水的Mg/Li比為2～20：1。

進(jìn)一步地，上述濃縮處理的過(guò)程包括：將含鋰廢水進(jìn)行蒸發(fā)處理至鋰離子濃度為0.1～0.5g/L后過(guò)濾，得到濾液和濾餅；采用水洗滌濾餅，得到洗滌液；將濾液和洗滌液共同作為鋰富集液。

進(jìn)一步地，上述蒸發(fā)處理的溫度80～160℃，優(yōu)選為90～140℃，優(yōu)選蒸發(fā)處理的時(shí)間為1～5h，進(jìn)一步地，優(yōu)選為2～3h。

進(jìn)一步地，上述有機(jī)相與鋰富集液的體積比為2～5：1，優(yōu)選萃取的溫度為25～50℃，以質(zhì)量百分比計(jì)，優(yōu)選有機(jī)相包括：60～80％的磷酸三丁酯萃取劑、10～20％的第一萃取劑、10～20％的有機(jī)溶劑以及FeCl3；其中，FeCl3中的Fe與鋰富集液中的Li的摩爾比為1.2～2.0：1；第一萃取劑選自二(2-乙基己基磷酸)、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯和磷酸二異辛酯中的任意一種或多種；優(yōu)選有機(jī)溶劑選自煤油、環(huán)己烷、二異丁基酮中的任意一種或多種。

進(jìn)一步地，采用反萃劑對(duì)上述含鋰有機(jī)相進(jìn)行反萃，反萃劑與含鋰有機(jī)相的體積比為1～4：1，優(yōu)選反萃劑選自水、水與氯化鋰的混合液、水與氯化鈉的混合液中的任意一種或多種，其中反萃劑中水的含量為95～100％；優(yōu)選反萃的溫度為25～50℃，優(yōu)選反萃為多級(jí)逆向反萃，優(yōu)選為4～10級(jí)逆向反萃，優(yōu)選各級(jí)逆向反萃的時(shí)間為5～10分鐘。

進(jìn)一步地，上述方法還包括：對(duì)含鋰有機(jī)相進(jìn)行離心處理后進(jìn)行反萃。

進(jìn)一步地，上述沉淀除雜處理的過(guò)程包括：采用磷酸鹽對(duì)反萃液進(jìn)行沉淀除雜處理，得到除雜液；對(duì)除雜液進(jìn)行固液分離得到含氯化鋰液；磷酸鹽為磷酸鈉和/或磷酸鉀，優(yōu)選為磷酸鈉，進(jìn)一步地，優(yōu)選磷酸鈉的加入量為0.62～4.69g/L，優(yōu)選沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優(yōu)選為80～100℃；優(yōu)選沉淀除雜處理的時(shí)間為1～4h，優(yōu)選為2～4h；優(yōu)選沉淀除雜處理過(guò)程中的pH值為9.5～10.5。

進(jìn)一步地，上述沉淀除雜處理的過(guò)程包括：加入堿性試劑調(diào)節(jié)反萃液的pH值為11～12，優(yōu)選堿性試劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或者碳酸鈉中的任意一種或多種，進(jìn)一步地，優(yōu)選沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優(yōu)選為80～100℃；優(yōu)選沉淀除雜處理的時(shí)間為30～90min，優(yōu)選為30～45min。

進(jìn)一步地，上述沉淀反應(yīng)的過(guò)程包括：加入碳酸鈉與含氯化鋰液進(jìn)行沉淀反應(yīng)后固液分離，得到粗碳酸鋰；采用水洗滌粗碳酸鋰后干燥，得到碳酸鋰；沉淀反應(yīng)的溫度為60～120℃，優(yōu)選為80～90℃；優(yōu)選沉淀反應(yīng)的時(shí)間為1～4h，優(yōu)選為1～2h，優(yōu)選干燥的溫度為150～250℃，優(yōu)選為180～230℃；優(yōu)選水與粗碳酸鋰的體積比為3～10：1。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，本申請(qǐng)首次提出對(duì)粉煤灰酸法生產(chǎn)氧化鋁的含鋰廢水中的鋰進(jìn)行提取的方法，且通過(guò)以上方法獲得較高的鋰提取率和純度，使鋰元素提取率大于94％，碳酸鋰純度大于99.50％，起到了廢物資源利用的效果。

（發(fā)明人：杜善周;黃涌波;王連蒙;劉大銳;周永利;賈峰;呂建偉;李文清;曹坤;王思琦;李雪）