[發明專利]一種含鋰廢鋁電解質的提鋰方法

有效

• 申請號: 202210852836.9
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115198111B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 呂曉軍;韓澤勛;吳勇聰;譚旋;蒿鵬程
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C01D15/08;C22B7/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 胡凌云;馬強

本發明涉及一種含鋰廢鋁電解質的提鋰方法，包括如下步驟：將待處理的含鋰廢鋁電解質破碎，獲得電解質粉料；將所述電解質粉料與反應劑混合均勻，于600?1400℃焙燒0.5?5h后，冷卻，研磨，獲得混合物粉末；將所述混合物粉末與水混合，攪拌反應后，過濾，獲得濾渣和濾液；將濾液用于沉鋰，獲得鋰鹽。發明的整個處理流程中不使用酸、堿，反應劑廉價易得，生產工藝環保，工況友好。本發明的焙燒?水浸提鋰工藝，工藝流程短，設備簡單，工業化可行性高。

技術領域

本發明涉及一種含鋰廢鋁電解質的提鋰方法，屬于冶金固廢資源化處理領域。

背景技術

隨著新能源行業飛速發展，近年來電池級碳酸鋰價格從3-5萬/噸暴漲至50萬/噸，提鋰隨之成為各領域研究熱點。在鋁電解質過程中，由于低品位鋁土礦中含有的鋰(折合Li₂O0.58％)隨氧化鋁原料不斷在電解槽中富集，導致電解質中鋰含量逐漸升高。例如，某些地區的電解鋁廠的電解質中Li含量高達1-3％，折合Li₂O含量為2.1-6.4％，接近鋰輝石礦中的1.5-7％，提鋰價值高。因此，該部分鋁廠電解過程中產生的含鋰廢電解質成為了重要的提鋰資源。

物相分析表明，含鋰廢電解質中鋰主要是以Na₂LiAlF₆形式存在，而并非傳統認知的LiF，這是由于我國鋁電解質分子比([NaF]/[AlF₃])為1.8-2.6，為酸性電解質，電解質中鋰極容易和過剩的氟化鋁結合成Na₂LiAlF₆。然而，Na₂LiAlF₆具有與Na₃AlF₆相似的性質，難溶于水，這增加了廢電解質提鋰的難度。

中國發明專利CN?109930174B公開了一種鋁電解質脫鋰提純和回收鋰的方法，提出在40-120℃下使用2-6mol/L的HNO₃浸出含鋰廢電解質0.5-10h，將鋰浸出到溶液中，過濾所得濾液蒸發至鋰濃度為3-8g/L時，自然冷卻結晶得NaNO₃，然后調節PH到6-7，繼續自然冷卻，得到二次NaNO₃，濾液依次加入鈣鹽和草酸凈化除雜后，根據需要加入堿性物質沉淀得到Li₂CO₃或(和)LiOH。該工藝實現了廢電解質中提鋰，但使用的HNO₃會與電解質中氟反應產生大量HF，這不僅腐蝕設備，還會導致環境污染，危及操作人員生命健康。中國發明專利申請CN?108569711?A提出采用5-8％的硫酸在90-95℃下加熱浸出0.5-1.5h得到硫酸鋰溶液，所得浸出液經除雜后蒸發濃縮沉鋰，該工藝依然使用了強酸，HF問題依然存在。

為了降低酸用量，有研究者提出對含鋰電解質做預處理，將Na₂LiAlF₆轉化為容易浸出的LiF。例如，中國發明專利申請CN?105543504?A提出在含鋰鋁電解質中加入氟化鈉，混合均勻后在400-100℃下保溫2-3h，使得將Na₂LiAlF₆轉化為容易浸出的LiF，但之后依然使用7-14mol/L的強酸浸出，未能解決強酸浸出產生HF的弊端。

為此，中國發明專利申請CN?112919507?A提出使用2.5-5mol/L的氫氧化鈉溶液在80-100℃下對電解質進行浸出處理，使其中Na₂LiAlF₆轉化為LiF，LiF存在于濾渣中，濾渣使用1-4mol/L的酸在50-90℃下浸出，以溶出其中Li。顯然，該工藝降低了酸濃度，減少了HF的揮發，但仍沒有從根本上解決問題。此外，使用的強堿液在80-100℃下也會腐蝕鐵基金屬溶器，造成堿脆，只有鎳基材料才能耐高溫下強堿腐蝕，單鎳材價格高昂，是鋼材的幾十倍，這無疑增加了設備投資。