[发明专利]回收锂的方法

说明书

本发明公开了一种从冶炼炉渣中回收锂的方法，所述方法包括以下步骤：焙烧锂辉石以将其从α变体转变成β变体；使用化学计量过量的酸，使所述β变体与硫酸反应；用水对反应产物进行重新制浆，形成酸性浆液；通过添加至少一种中和剂，将所述酸性浆液中和至pH介于5和7之间；过滤中和浆液，从而获得含锂的溶液和残留物；所述方法的特征在于，在所述重新制浆和中和酸性浆液步骤中的一者或两者中，将含锂冶炼炉渣作为中和剂加入。所述含锂冶炼炉渣用于取代至少部分典型的中和剂。所述炉渣中的锂被释放，并加入到从所述锂辉石放出的锂中。

技术领域

本发明涉及一种从含锂炉渣中回收锂的改进方法。

背景技术

当使用火法熔炼工艺回收锂离子电池或其衍生产物时，可获得这种炉渣。在高温下将电池与包含硅、钙、铝、镁、铁和锰的氧化物中的一者或多者的成渣助熔剂熔在一起。选择氧势，以致形成钴-镍-铜金属相和炉渣。较容易被氧化(次于锂)的元素进入炉渣。电池中的有机馏分被有效地热解，并且残余挥发物在废气净化系统中被捕获。

已经研究了从这种炉渣中回收锂的方法，但是这些方法依旧复杂而昂贵。根据已知的方法，在酸性条件下浸滤炉渣。于是获得含有大部分锂的浸出液。然而，炉渣中的铝部分可溶，从而造成一些问题，诸如铝酸锂沉淀和形成易于吸附锂的氢氧化铝薄片。这些现象可降低锂的回收率。

尽管存在这些技术障碍，但是由锂离子电池的火法处理产生的炉渣是优质的锂源。

CN105907983(A)提出了一种从这种炉渣中提取锂的方法。将炉渣溶于稀释条件下的硫酸中，以防止在溶液被中和至pH约为6时出现铝酸锂沉淀。对浸出液进行进一步处理前，需要通过蒸发水分来浓缩浸出液。这种方法虽然在技术上可行，但是不经济，因为稀释操作条件需要昂贵的后续蒸发步骤。而且，后续中和及纯化所需的试剂量相当大，导致产生不能增值的石膏。

WO2011141297(A1)将从锂离子电池的火法处理中产生的含锂炉渣用作混凝土中的添加剂。这种方法利用锂的有益特性来减少混凝土中碱金属的反应。它提供了有意义地利用炉渣的方法，但没有回收锂。这降低了炉渣的经济价值。

由此看来，从含铝和锂的炉渣中分离出锂存在问题，因为铝和锂均在酸处理期间浸滤，并且易于共沉淀。

另一种被广泛开采的锂源是锂辉石。锂辉石是一种由锂铝硅酸盐(LiAl(SiO₃)₂)组成的辉石矿物。每年相当于约80.000吨的碳酸锂产自这一来源。锂辉石的加工流程通常由若干单元操作组成，加工流程包括以下步骤：

-焙烧锂辉石，将其从α变体转变成β变体；

-使用化学计量过量的酸，使β变体与硫酸反应；

-用水对反应产物进行重新制浆，形成酸性浆液；

-通过添加至少一种中和剂，将酸性浆液中和至pH介于5和7之间；

-过滤中和浆液，从而获得含锂的溶液和残留物；

-纯化锂并将其沉淀，通常作为氢氧化物或碳酸盐。

开采、浓缩并粉碎锂辉石矿石后，对细分的材料进行第一高温处理步骤，在此期间，α锂辉石被转变成β锂辉石。相变之后，将该材料与硫酸混合，并对其进行焙烧步骤，以将锂从矿物中释放出来。该步骤是在250-300℃下使用相对于锂过量的酸进行的。

随后，将焙烧的材料与水混合，此时Li₂SO₄与游离硫酸一起溶解。很明显，在此步骤中没有铝被浸出。这被假定是由于在锂辉石的α至β转变期间形成的铝硅酸盐骨架稳定。接下来，添加常规中和剂诸如CaCO₃、CaO或Ca(OH)₂，以中和游离的酸并将多种杂质沉淀。