[发明专利]一种含锂废铝电解质的提锂方法

说明书

本发明涉及一种含锂废铝电解质的提锂方法，包括如下步骤：将待处理的含锂废铝电解质破碎，获得电解质粉料；将所述电解质粉料与反应剂混合均匀，于600‑1400℃焙烧0.5‑5h后，冷却，研磨，获得混合物粉末；将所述混合物粉末与水混合，搅拌反应后，过滤，获得滤渣和滤液；将滤液用于沉锂，获得锂盐。发明的整个处理流程中不使用酸、碱，反应剂廉价易得，生产工艺环保，工况友好。本发明的焙烧‑水浸提锂工艺，工艺流程短，设备简单，工业化可行性高。

技术领域

本发明涉及一种含锂废铝电解质的提锂方法，属于冶金固废资源化处理领域。

背景技术

随着新能源行业飞速发展，近年来电池级碳酸锂价格从3-5万/吨暴涨至50万/吨，提锂随之成为各领域研究热点。在铝电解质过程中，由于低品位铝土矿中含有的锂(折合Li₂O0.58％)随氧化铝原料不断在电解槽中富集，导致电解质中锂含量逐渐升高。例如，某些地区的电解铝厂的电解质中Li含量高达1-3％，折合Li₂O含量为2.1-6.4％，接近锂辉石矿中的1.5-7％，提锂价值高。因此，该部分铝厂电解过程中产生的含锂废电解质成为了重要的提锂资源。

物相分析表明，含锂废电解质中锂主要是以Na₂LiAlF₆形式存在，而并非传统认知的LiF，这是由于我国铝电解质分子比([NaF]/[AlF₃])为1.8-2.6，为酸性电解质，电解质中锂极容易和过剩的氟化铝结合成Na₂LiAlF₆。然而，Na₂LiAlF₆具有与Na₃AlF₆相似的性质，难溶于水，这增加了废电解质提锂的难度。

中国发明专利CN 109930174B公开了一种铝电解质脱锂提纯和回收锂的方法，提出在40-120℃下使用2-6mol/L的HNO₃浸出含锂废电解质0.5-10h，将锂浸出到溶液中，过滤所得滤液蒸发至锂浓度为3-8g/L时，自然冷却结晶得NaNO₃，然后调节PH到6-7，继续自然冷却，得到二次NaNO₃，滤液依次加入钙盐和草酸净化除杂后，根据需要加入碱性物质沉淀得到Li₂CO₃或(和)LiOH。该工艺实现了废电解质中提锂，但使用的HNO₃会与电解质中氟反应产生大量HF，这不仅腐蚀设备，还会导致环境污染，危及操作人员生命健康。中国发明专利申请CN 108569711 A提出采用5-8％的硫酸在90-95℃下加热浸出0.5-1.5h得到硫酸锂溶液，所得浸出液经除杂后蒸发浓缩沉锂，该工艺依然使用了强酸，HF问题依然存在。

为了降低酸用量，有研究者提出对含锂电解质做预处理，将Na₂LiAlF₆转化为容易浸出的LiF。例如，中国发明专利申请CN 105543504 A提出在含锂铝电解质中加入氟化钠，混合均匀后在400-100℃下保温2-3h，使得将Na₂LiAlF₆转化为容易浸出的LiF，但之后依然使用7-14mol/L的强酸浸出，未能解决强酸浸出产生HF的弊端。

为此，中国发明专利申请CN 112919507 A提出使用2.5-5mol/L的氢氧化钠溶液在80-100℃下对电解质进行浸出处理，使其中Na₂LiAlF₆转化为LiF，LiF存在于滤渣中，滤渣使用1-4mol/L的酸在50-90℃下浸出，以溶出其中Li。显然，该工艺降低了酸浓度，减少了HF的挥发，但仍没有从根本上解决问题。此外，使用的强碱液在80-100℃下也会腐蚀铁基金属溶器，造成碱脆，只有镍基材料才能耐高温下强碱腐蚀，单镍材价格高昂，是钢材的几十倍，这无疑增加了设备投资。