[發明專利]從高鋰鉀陽極炭渣或高鋰鉀電解質中回收鋰和鉀的方法

有效

• 申請號: 202010146562.2
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111321302B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 馮乃祥;楊超
• 申請（專利權）人: 沈陽北冶冶金科技有限公司
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B26/10;C22B26/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種從高鋰鉀陽極炭渣或高鋰鉀電解質中回收鋰和鉀的方法，其特征在于按以下步驟進行：

（1）將高鋰鉀陽極炭渣或高鋰鉀電解質磨細至粒徑-0.075mm作為原料，然后在反應器中將原料與濃硫酸溶液混合均勻，加熱至280～500℃進行反應；濃硫酸溶液的用量按H₂SO₄與LiF、 KF、 CaF₂和部分NaF反應生成Li₂SO₄、K₂SO₄、CaSO4 和 Na₂SO₄的基礎上，按質量百分比過量 5～10%；所述的部分NaF的量W的計算式為：

W= a –0.83bx （1）

式中：a 為高鋰鉀陽極炭渣或高鋰鉀電解質中NaF的總質量；x為高鋰鉀陽極炭渣或高鋰鉀電解質中AlF₃的總質量， b為系數，取值0.2≤ b≤0.7；高鋰鉀陽極炭渣中LiF和KF的總質量百分比3～11%，高鋰鉀電解質中LiF和KF的總質量百分比5～18%；

（2）將反應后的物料取出，加水浸出使其中Na₂SO₄、Li₂SO₄和K₂SO₄完全溶解，然后過濾分離出一次濾液和一次濾渣；加水量按一次濾液中Na₂SO₄的質量濃度為10～35%，同時控制一次濾液經調節pH 值并過濾后，在冷卻至-5~-10℃時Na₂SO₄以Na₂SO₄·10H₂O 形式析出后的溶液中，Li₂SO₄和K₂SO₄的濃度小于各自在-5~-10℃的飽和濃度；當原料為高鋰鉀電解質時，一次濾渣的主要成分為 Na₅Al₃F₁₄、 AlF₃、 CaSO₄和 Al₂O₃；當原料為高鋰鉀陽極炭渣時，一次濾渣的主要成分為Na₅Al₃F₁₄、 AlF₃、 CaSO₄、C和 Al₂O₃；將一次濾渣在真空度≤10Pa條件下加熱至 950～1100℃，使Na₅Al₃F₁₄和AlF₃蒸發分離后收集；

（3）在一次濾液的溫度≤30℃條件下，向一次濾液中加入NaOH溶液調節pH 值=6～8，使一次濾液中的雜質析出，然后過濾分離獲得二次濾液和二次濾渣；二次濾渣的主要成分為CaF₂；

（4）將二次濾液冷卻至-5~-10℃，Na₂SO₄以Na₂SO₄·10H₂O 形式析出；在-5~-10℃條件下過濾分離出三次濾液和三次濾渣；三次濾渣的固體成分為Na₂SO₄·10H₂O；

（5）將三次濾液加熱至90～100℃或加熱至沸騰，然后加入Na₂CO₃，使Na₂CO₃與Li₂SO₄反應生成Li₂CO₃并沉淀析出，Na₂CO₃的加入量按反應式Li₂SO₄+Na₂CO₃= Li₂CO₃↓+ Na₂SO₄計算，并控制沉淀出碳酸鋰的溶液中Na₂SO₄濃度小于其在90～100℃的飽和濃度，控制沉淀出碳酸鋰的溶液冷卻至-5~-10℃時，Na₂SO₄以Na₂SO₄·10H₂O 形式析出后的溶液中，K₂SO₄的濃度小于其在-5~-10℃的飽和濃度；之后在溫度90～100℃條件下過濾分離出Li₂CO₃產品和四次濾液；

（6）將四次濾液冷卻至-5~-10℃，Na₂SO₄以Na₂SO₄·10H₂O 形式析出；在-5~-10℃條件下過濾分離出五次濾液K₂SO₄溶液和五次濾渣，五次濾渣的固體成分為Na₂SO₄·10H₂O；將K₂SO₄溶液濃縮或脫水，獲得K₂SO₄·xH₂O或K₂SO₄產品；鋰的回收率≥90%，鉀的回收率≥90%。