公布日：2023.04.11

申請日：2022.12.30

分類號：C01D15/08(2006.01)I

摘要

本發明提供了一種從粉煤灰生產氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級碳酸鋰的方法。該方法包括：步驟S1，將含鋰廢水進行濃縮處理，得到鋰富集液；步驟S2，采用有機相萃取鋰富集液，得到含鋰有機相；步驟S3，對含鋰有機相進行反萃，得到反萃液；步驟S4，對反萃液進行沉淀除雜，得到含氯化鋰液；以及步驟S5，加入碳酸鈉與含氯化鋰液進行沉淀反應，得到碳酸鋰。本申請首次提出對粉煤灰酸法生產氧化鋁的含鋰廢水中的鋰進行提取的方法，且通過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。

權利要求書

1.一種從粉煤灰生產氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級碳酸鋰的方法，其特征在于，所述方法包括：步驟S1，將含鋰廢水進行濃縮處理，得到鋰富集液；步驟S2，采用有機相萃取所述鋰富集液，得到含鋰有機相；步驟S3，對所述含鋰有機相進行反萃，得到反萃液；步驟S4，對所述反萃液進行沉淀除雜，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行沉淀反應，得到碳酸鋰。

2.根據權利要求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，優選所述含鋰廢水的pH值為4～6.5，優選所述含鋰廢水的Mg/Li比為2～20：1。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述濃縮處理的過程包括：將所述含鋰廢水進行蒸發處理至鋰離子濃度為0.1～0.5g/L后過濾，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.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述蒸發處理的溫度80～160℃，優選為90～140℃，優選所述蒸發處理的時間為1～5h，進一步地，優選為2～3h。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述有機相與所述鋰富集液的體積比為2～5：1，優選所述萃取的溫度為25～50℃，以質量百分比計，優選所述有機相包括：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；優選所述有機溶劑選自煤油、環己烷、二異丁基酮中的任意一種或多種。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，采用反萃劑對所述含鋰有機相進行所述反萃，所述反萃劑與所述含鋰有機相的體積比為1～4：1，優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％；優選所述反萃的溫度為25～50℃，優選所述反萃為多級逆向反萃，優選為4～10級逆向反萃，優選各級所述逆向反萃的時間為5～10分鐘。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：對所述含鋰有機相進行離心處理后進行所述反萃。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述沉淀除雜處理的過程包括：采用磷酸鹽對所述反萃液進行所述沉淀除雜處理，得到除雜液；對所述除雜液進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，優選為磷酸鈉，進一步地，優選所述磷酸鈉的加入量為0.62～4.69g/L，優選所述沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優選為80～100℃；優選所述沉淀除雜處理的時間為1～4h，優選為2～4h；優選所述沉淀除雜處理過程中的pH值為9.5～10.5。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述沉淀除雜處理的過程包括：加入堿性試劑調節所述反萃液的pH值為11～12，優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，進一步地，優選所述沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優選為80～100℃；優選所述沉淀除雜處理的時間為30～90min，優選為30～45min。

10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述沉淀反應的過程包括：加入碳酸鈉與所述含氯化鋰液進行所述沉淀反應后固液分離，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；所述沉淀反應的溫度為60～120℃，優選為80～90℃；優選所述沉淀反應的時間為1～4h，優選為1～2h，優選所述干燥的溫度為150～250℃，優選為180～230℃；優選所述水與所述粗碳酸鋰的體積比為3～10：1。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種從粉煤灰生產氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級碳酸鋰的方法，以解決現有技術中的萃取法不能完全適用該粉煤灰生產氧化鋁工業廢水的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種從粉煤灰生產氧化鋁的含鋰廢水中制備電池級碳酸鋰的方法，該方法包括：步驟S1，將含鋰廢水進行濃縮處理，得到鋰富集液；步驟S2，采用有機相萃取鋰富集液，得到含鋰有機相；步驟S3，對含鋰有機相進行反萃，得到反萃液；步驟S4，對反萃液進行沉淀除雜，得到含氯化鋰液；以及步驟S5，加入碳酸鈉與含氯化鋰液進行沉淀反應，得到碳酸鋰。

進一步地，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，優選含鋰廢水的pH值為4～6.5，優選含鋰廢水的Mg/Li比為2～20：1。

進一步地，上述濃縮處理的過程包括：將含鋰廢水進行蒸發處理至鋰離子濃度為0.1～0.5g/L后過濾，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。

進一步地，上述蒸發處理的溫度80～160℃，優選為90～140℃，優選蒸發處理的時間為1～5h，進一步地，優選為2～3h。

進一步地，上述有機相與鋰富集液的體積比為2～5：1，優選萃取的溫度為25～50℃，以質量百分比計，優選有機相包括：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；優選有機溶劑選自煤油、環己烷、二異丁基酮中的任意一種或多種。

進一步地，采用反萃劑對上述含鋰有機相進行反萃，反萃劑與含鋰有機相的體積比為1～4：1，優選反萃劑選自水、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％；優選反萃的溫度為25～50℃，優選反萃為多級逆向反萃，優選為4～10級逆向反萃，優選各級逆向反萃的時間為5～10分鐘。

進一步地，上述方法還包括：對含鋰有機相進行離心處理后進行反萃。

進一步地，上述沉淀除雜處理的過程包括：采用磷酸鹽對反萃液進行沉淀除雜處理，得到除雜液；對除雜液進行固液分離得到含氯化鋰液；磷酸鹽為磷酸鈉和/或磷酸鉀，優選為磷酸鈉，進一步地，優選磷酸鈉的加入量為0.62～4.69g/L，優選沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優選為80～100℃；優選沉淀除雜處理的時間為1～4h，優選為2～4h；優選沉淀除雜處理過程中的pH值為9.5～10.5。

進一步地，上述沉淀除雜處理的過程包括：加入堿性試劑調節反萃液的pH值為11～12，優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，進一步地，優選沉淀除雜處理的溫度為60～120℃，優選為80～100℃；優選沉淀除雜處理的時間為30～90min，優選為30～45min。

進一步地，上述沉淀反應的過程包括：加入碳酸鈉與含氯化鋰液進行沉淀反應后固液分離，得到粗碳酸鋰；采用水洗滌粗碳酸鋰后干燥，得到碳酸鋰；沉淀反應的溫度為60～120℃，優選為80～90℃；優選沉淀反應的時間為1～4h，優選為1～2h，優選干燥的溫度為150～250℃，優選為180～230℃；優選水與粗碳酸鋰的體積比為3～10：1。

應用本發明的技術方案，本申請首次提出對粉煤灰酸法生產氧化鋁的含鋰廢水中的鋰進行提取的方法，且通過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）