[發明專利]一種從含鋰廢渣酸性體系中分離鋰離子的方法

有效

• 申請號: 202211080359.5
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115369264B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 崔莉;王麗娟;李晨;程芳琴;成懷剛;薛芳斌;樊飆
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B7/00;C22B3/38;C22B3/42
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明屬于廢棄資源綜合利用技術領域，具體一種從含鋰廢渣酸性體系中分離鋰離子的方法。為解決含鋰廢渣浸出液體系復雜、鋰離子分離富集難的問題，本發明將溶劑萃取和電場結合，形成電場強化的液膜萃取分離體系，能充分發揮液膜相高選擇性以及電場對目標金屬離子強驅動力的作用，具有選擇性好、傳質效率高的優點。鑒于磷酸三丁酯作為萃取劑對Lisupgt;+/supgt;優良的選擇性以及離子液體作為分離介質揮發性小、電導率高、熱穩定性好等優點，該方法以TBP和離子液體組成的萃取體系作為液膜相，可實現多離子共存復雜浸出體系中Lisupgt;+/supgt;選擇性傳輸。該方法適用于多離子共存酸性體系Lisupgt;+/supgt;選擇性分離和富集，為含鋰廢渣中金屬鋰資源的回收提供了新的思路。

技術領域

本發明屬于廢棄資源綜合利用技術領域，具體一種從含鋰廢渣酸性體系中分離鋰離子的方法。

背景技術

鋰(Li)是21世紀的能源戰略金屬，具有極高的能量密度和極強的電化學活性，在國民經濟發展和能源開發中起著舉足輕重的作用，廣泛應用于航空航天、電池儲能、新能源汽車以及核能開發等方面。目前，鋰資源主要來源于含鋰礦石和鹽湖鹵水，但是隨著鋰資源供需關系的緊張和需求量日益增大，從高鋁粉煤灰、煤矸石、電解鋁廢渣、廢棄鋰電池等廢棄物或者低品位資源中回收鋰受到關注。以粉煤灰為例，山西北部平朔礦區和內蒙準格爾地區煤燃燒產生的高鋁粉煤灰中Li資源含量在200～1000μg/g，部分地區煤燃燒后的飛灰中超過1000μg/g，鋰資源儲量豐富，達到了工業開采品位。然而，作為一種固體廢棄物，其化學組成和礦物組成相當復雜，Li⁺選擇性分離、富集是回收的關鍵。

常見的含鋰廢渣如粉煤灰、煤矸石、電解鋁廢渣中鋰資源的回收一般采用酸或者堿對廢渣進行預處理，再從浸出液中選擇性地提鋰。由于上述含鋰廢渣通常化學組成復雜，含有Al、Fe、Ti、Zr、Ca、Mg、Na、K等多種金屬元素，因此其浸出液是一個高離子強度、多離子共存的復雜體系，而Li⁺在浸出液的含量較低，因此Li⁺選擇性分離、富集是提取和資源化利用的關鍵。盡管目前有大量提鋰的研究報道，但主要基于Li⁺與一價和二價金屬離子如Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺的選擇性分離和富集研究，從含鋰廢渣多離子共存的復雜體系中選擇性提鋰的研究報道較少。針對多離子共存的復雜體系，由于Li⁺特殊的電子結構和極弱的配位能力，直接提取難度大，一般是先將高價離子通過沉淀、結晶或者萃取法優先去除，再通過蒸發濃縮、吸附或沉淀進一步富集Li⁺。

目前含鋰廢渣提鋰的研究集中于從堿性體系分離富集Li⁺，專利CN102923742A公開了一種從粉煤灰中綜合提取鋁和鋰的方法，經過脫硅、磁選除鐵、石灰石活化、堿浸、碳酸化沉鋁等工藝環節后，對中間產物進行固液分離，得到含Li的凈化母液，最后通過蒸發濃縮母液或沉淀得到鋰產品。專利CN109721081A報道了一種從富鋰粉煤灰堿法母液中提取鋰的方法，該工藝將富鋰母液兩次脫硅后，通入CO₂并加入稀酸使鋁鋰共沉淀，共沉淀物分離后，分別經過焙燒和水熱法，再水洗過濾得到含鋰富集液，最后碳酸化得到碳酸鋰。CN113930619A提出了一種從廢舊三元鋰離子電池正極材料中優先提鋰回收有價金屬的方法，將廢舊鋰離子電池正極材料與濃硫酸混合焙燒后，加入稀堿溶液浸出，得到的含鋰水溶液通過除雜后制備碳酸鋰或氫氧化鋰。然而，受到酸性體系復雜性的影響，目前從酸性體系中提鋰的研究較少。