[發明專利]一種從氧化鋁生產過程提取鋰并制備電池級碳酸鋰的方法

有效

• 申請號: 201911031937.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110627095B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 韓東戰;齊利娟;宋二偉;武國寶
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01F7/14;C01F7/46
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健

本發明涉及一種從氧化鋁生產過程提取鋰并制備電池級碳酸鋰的方法：將精液降溫后與酸性化合物反應制備氫氧化鋁活性晶種；再將活性晶種與鋁酸鈉溶液混合，富集鋁酸鈉溶液中的鋰，得到富鋰氫氧化鋁；將富鋰氫氧化鋁與有機酸混合進行微波脫附反應，反應結束后進行固液分離，固體為脫鋰氫氧化鋁，液體為富鋰脫附液；富鋰脫附液中加入堿液調整pH值，并加入鋰凈化抑制劑，脫除鋁離子、鐵離子、鈣離子、鎂離子得富鋰精制液；在富鋰精制液中加飽和碳酸鈉溶液沉鋰，得碳酸鋰粗品，用高純水反復洗滌得電池級碳酸鋰。本發明實現了氧化鋁生產流程中鋰的高效高質提取，而且與現有氧化鋁生產流程無縫對接，工藝簡單、生產成本低，適宜產業化推廣。

技術領域

本發明屬于鋰鹽制備領域，具體涉及一種從氧化鋁生產過程提取鋰并制備電池級碳酸鋰的方法。

背景技術

碳酸鋰是生產二次鋰鹽和金屬鋰的基礎材料，因此，也成為鋰工業中最基本、最重要的產品。不僅能夠直接作為產品，還可以用來生產鋰合金和鋰的化合物。碳酸鋰廣泛應用于電子材料、化學、醫療、工業陶瓷、冶金等眾多領域。隨著信息技術、電動汽車、綠色能源等高新技術產業的迅猛發展，鋰及其化合物市場需求量日益激增，其需求量已供不應求，價格居高不下。國內優質鋰礦資源匱乏，中國鹽湖高鎂鹵水鎂鋰分離困難，國外鋰業巨頭產能增加有限導致供給不足，從長遠來看，礦物和鹵水中的鋰資源難以滿足人類可持續發展需要。

我國中部地區鋁土礦資源豐富，該地區鋁土礦中富集了鋰元素，拜耳法氧化鋁生產流程中，鋰在拜耳法溶出過程中約80％進入溶液(曹阿林、李春煥，“拜耳法氧化鋁生產過程中鋰的富集機制研究”《有色金屬(冶煉部分)》2017年第9期，P23-26)，最終進入氧化鋁產品中，因此，以此類鋁土礦為原料生產出的氧化鋁中鋰含量較高(河南某氧化鋁企業2017年氧化鋁產品中Li₂O為0.14％)。氧化鋁是鋁電解的原料，長期使用高鋰含量的氧化鋁，會對鋁電解過程造成嚴重影響，如電解溫度降低、爐膛規整度惡化、電解生產穩定度降低、電流效率降低、能耗增高等。我國中部地區氧化鋁工廠產品中Li₂O普遍偏高，如果氧化鋁Li₂O含量按0.1％估算，氧化鋁產量按1200萬噸/年估算，每年由冶金級氧化鋁帶走的Li₂O高達12000噸，這些鋰資源沒有得到合理利用。

中部地區氧化鋁生產流程中鋰資源豐富，提取其中的鋰資源，不僅有助于提高氧化鋁產品質量，消除對下游鋁電解不良影響，而且對我國鋰資源也是一種有益補充，因此，研究人員開展了從氧化鋁流程中回收鋰的研究。專利“從氧化鋁工廠鋁酸鈉溶液中提取碳酸鋰的方法”(CN 107500318 B)公開了一種從含鋰鋁酸鈉溶液制備碳酸鋰的方法，該方法首先在含鋰鋁酸鈉溶液中添加氫氧化鋁吸附鋰得到一次高鋰氫氧化鋁，將所述一次高鋰氫氧化鋁用蒸發母液重溶后得到高鋰精液，在所述高鋰精液中加入氫氧化鋁晶種可得到二次高鋰氫氧化鋁，采用水熱浸出的方法處理二次高鋰氫氧化鋁，可得到含鋰浸出液，在含鋰浸出液中加入鹽酸等無機酸中和，過濾分離生成的鋁膠后可得鋰鹽溶液，將所述鋰鹽溶液蒸發濃縮至鋰含量大于30g/L后再加入碳酸鈉溶液沉鋰、過濾、洗滌及烘干處理后可得到純度大于90％的碳酸鋰產品，鋰的回收率大于70％。該方法的工藝流程比較復雜，氫氧化鋁晶種指標缺乏具體要求，粒度較粗的氫氧化鋁作種子，難以發生附聚反應，脫鋰效果并不理想；而且，鋰全部進入氫氧化鋁，會分解出更多氫氧化鋁，造成氫氧化鋁中鋰含量低，達不到高效富集目的；此外，水熱轉相鋰浸出率偏低，過程復雜，能耗高，造成鋰的綜合回收率偏低，難以實現鋰的回收率大于70％的目標。