[发明专利]一种从粉煤灰中浸出锂的方法

说明书

本发明公开了一种从粉煤灰中浸出锂的方法。采用烧结剂煅烧活化‑微波场酸浸联合工艺浸出锂。将碳酸钾、氯化钾、醋酸钠单一烧结剂或碳酸钾与碳酸钠、碳酸钾与碳酸铯混合烧结剂均匀掺混于粉煤灰在马弗炉中煅烧10min‑2.5h，碳酸钾与碳酸钠混合烧结剂中碳酸钠质量分数为1％‑40％，碳酸钾与碳酸铯混合烧结剂中碳酸铯质量分数为50％‑99％。煅烧后的熟料加入盐酸或硫酸通过微波加热浸出锂，微波加热进一步提高了锂的浸出率并极大地缩短了浸出时间。本发明工艺可操作性强、耗时短且浸出率高，设备要求低，易于推广。通过本发明烧结剂高效活化—微波加热酸浸联合工艺浸出锂，能够实现粉煤灰锂资源的高效回收。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，特别涉及从粉煤灰中浸出金属锂的方法。

背景技术

锂被誉为“21世纪的能源金属”，在冶金、医药、润滑脂、玻璃陶瓷、化工等领域都有应用。随着近几年新能源汽车、通讯和消费类电子产品、电动车和电网储能等行业的迅猛发展，锂的需求量更是逐年增长，引发碳酸锂、氢氧化锂等原材料的价格飞涨。

全球约70％的锂存在于盐湖，30％来自于矿石。虽然我国盐湖锂矿资源储量丰富，但开发利用难度较大；锂矿石提锂虽然是最早被采用的技术较成熟的方法，但经过上百年的开采，已濒临枯竭，这也导致我国目前仍然从国外进口较多的锂产品。

我国粉煤灰排放量巨大，粉煤灰的利用主要是用作水泥、混凝土的掺料，筑路等，利用价值较低，考虑其资源化回收再利用以及环保的日益严格，从粉煤灰中提取有价元素成为许多学者研究的热点。粉煤灰中提取铝的工艺较为成熟，可通过直接酸浸法、预脱硅-碱石灰烧结法、石灰石烧结法以及其它烧结法，部分工艺的提取率可达到90％以上。但从粉煤灰中提取锂的技术仅有少量的相关报道，且工艺路线不成熟，提取效率低，锂提取技术依然处在探索阶段。专利CN104477948公开了“一种从粉煤灰中提取碳酸锂的方法”，把热粉煤灰加温水放入反应釜得到粉煤灰浆通CO₂直接碳酸化后得到碳酸氢锂混合溶液，结晶处理得到碳酸锂晶体，该方法反应速率慢，提取率低且增加了二氧化碳的成本。专利CN102923742公开了一种添加碳酸钠或碳酸钠与碳酸钙混合物与粉煤灰掺混焙烧后应用碱液浸出并提取锂的方法，专利CN102923743公开了添加硫酸钠与硫酸钾混合物与粉煤灰掺混焙烧后放入高压釜加硫酸浸出提取锂，这两种方法耗时长、焙烧后处理工序繁琐而且粉煤灰脱硅后提锂，不能充分利用锂。专利CN105692659公开了通过添加碱液与粉煤灰进行碱溶反应浸出锂，然后吸附浓缩沉淀制取碳酸锂产品，碱溶反应速率慢，锂浸出过程耗时长。

微波技术在有机合成反应领域的应用表明，微波加热反应速度比常规方法加快数十甚至数千倍，并且能合成出常规方法难以生成的物质。迄今为止，微波技术应用于粉煤灰中锂的浸出及提取还未见相关报道。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种烧结剂煅烧活化-微波场酸浸联合工艺从粉煤灰中浸出金属锂的方法，该方法锂浸出效果好、耗时短、工艺过程简单、设备要求低、工业应用前景广阔。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

将碳酸钾、氯化钾、醋酸钠单一烧结活化剂以及碳酸钾与碳酸钠、碳酸钾与碳酸铯的混合烧结活化剂应用于粉煤灰中锂的浸出，联合微波加热技术实现锂的高效快速浸出及回收。

本发明研究发现：将碳酸钾、氯化钾、醋酸钠以及碳酸钾与碳酸钠或碳酸铯的混合物作为烧结剂添加入粉煤灰后煅烧可大大提高锂的浸出效果，所用的烧结剂通过高温反应易于打破粉煤灰中锂与硅铝的结合键，促使更多的锂从硅铝酸盐中释放出来，微波浸出比现有报道的高压反应釜、碱溶反应、水浴酸浸进一步提高了锂的浸出并极大地缩短了浸出时间。烧结剂煅烧活化—微波酸浸联合工艺对粉煤灰中锂的浸出有非常好的效果。

本发明提供了一种粉煤灰中浸出锂的方法，包括：