[发明专利]一种从氧化铝生产过程提取锂并制备电池级碳酸锂的方法

说明书

本发明涉及一种从氧化铝生产过程提取锂并制备电池级碳酸锂的方法：将精液降温后与酸性化合物反应制备氢氧化铝活性晶种；再将活性晶种与铝酸钠溶液混合，富集铝酸钠溶液中的锂，得到富锂氢氧化铝；将富锂氢氧化铝与有机酸混合进行微波脱附反应，反应结束后进行固液分离，固体为脱锂氢氧化铝，液体为富锂脱附液；富锂脱附液中加入碱液调整pH值，并加入锂净化抑制剂，脱除铝离子、铁离子、钙离子、镁离子得富锂精制液；在富锂精制液中加饱和碳酸钠溶液沉锂，得碳酸锂粗品，用高纯水反复洗涤得电池级碳酸锂。本发明实现了氧化铝生产流程中锂的高效高质提取，而且与现有氧化铝生产流程无缝对接，工艺简单、生产成本低，适宜产业化推广。

技术领域

本发明属于锂盐制备领域，具体涉及一种从氧化铝生产过程提取锂并制备电池级碳酸锂的方法。

背景技术

碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂的基础材料，因此，也成为锂工业中最基本、最重要的产品。不仅能够直接作为产品，还可以用来生产锂合金和锂的化合物。碳酸锂广泛应用于电子材料、化学、医疗、工业陶瓷、冶金等众多领域。随着信息技术、电动汽车、绿色能源等高新技术产业的迅猛发展，锂及其化合物市场需求量日益激增，其需求量已供不应求，价格居高不下。国内优质锂矿资源匮乏，中国盐湖高镁卤水镁锂分离困难，国外锂业巨头产能增加有限导致供给不足，从长远来看，矿物和卤水中的锂资源难以满足人类可持续发展需要。

我国中部地区铝土矿资源丰富，该地区铝土矿中富集了锂元素，拜耳法氧化铝生产流程中，锂在拜耳法溶出过程中约80％进入溶液(曹阿林、李春焕，“拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究”《有色金属(冶炼部分)》2017年第9期，P23-26)，最终进入氧化铝产品中，因此，以此类铝土矿为原料生产出的氧化铝中锂含量较高(河南某氧化铝企业2017年氧化铝产品中Li₂O为0.14％)。氧化铝是铝电解的原料，长期使用高锂含量的氧化铝，会对铝电解过程造成严重影响，如电解温度降低、炉膛规整度恶化、电解生产稳定度降低、电流效率降低、能耗增高等。我国中部地区氧化铝工厂产品中Li₂O普遍偏高，如果氧化铝Li₂O含量按0.1％估算，氧化铝产量按1200万吨/年估算，每年由冶金级氧化铝带走的Li₂O高达12000吨，这些锂资源没有得到合理利用。

中部地区氧化铝生产流程中锂资源丰富，提取其中的锂资源，不仅有助于提高氧化铝产品质量，消除对下游铝电解不良影响，而且对我国锂资源也是一种有益补充，因此，研究人员开展了从氧化铝流程中回收锂的研究。专利“从氧化铝工厂铝酸钠溶液中提取碳酸锂的方法”(CN 107500318 B)公开了一种从含锂铝酸钠溶液制备碳酸锂的方法，该方法首先在含锂铝酸钠溶液中添加氢氧化铝吸附锂得到一次高锂氢氧化铝，将所述一次高锂氢氧化铝用蒸发母液重溶后得到高锂精液，在所述高锂精液中加入氢氧化铝晶种可得到二次高锂氢氧化铝，采用水热浸出的方法处理二次高锂氢氧化铝，可得到含锂浸出液，在含锂浸出液中加入盐酸等无机酸中和，过滤分离生成的铝胶后可得锂盐溶液，将所述锂盐溶液蒸发浓缩至锂含量大于30g/L后再加入碳酸钠溶液沉锂、过滤、洗涤及烘干处理后可得到纯度大于90％的碳酸锂产品，锂的回收率大于70％。该方法的工艺流程比较复杂，氢氧化铝晶种指标缺乏具体要求，粒度较粗的氢氧化铝作种子，难以发生附聚反应，脱锂效果并不理想；而且，锂全部进入氢氧化铝，会分解出更多氢氧化铝，造成氢氧化铝中锂含量低，达不到高效富集目的；此外，水热转相锂浸出率偏低，过程复杂，能耗高，造成锂的综合回收率偏低，难以实现锂的回收率大于70％的目标。