[发明专利]一种从含锂废渣酸性体系中分离锂离子的方法

说明书

本发明属于废弃资源综合利用技术领域，具体一种从含锂废渣酸性体系中分离锂离子的方法。为解决含锂废渣浸出液体系复杂、锂离子分离富集难的问题，本发明将溶剂萃取和电场结合，形成电场强化的液膜萃取分离体系，能充分发挥液膜相高选择性以及电场对目标金属离子强驱动力的作用，具有选择性好、传质效率高的优点。鉴于磷酸三丁酯作为萃取剂对Lisupgt;+/supgt;优良的选择性以及离子液体作为分离介质挥发性小、电导率高、热稳定性好等优点，该方法以TBP和离子液体组成的萃取体系作为液膜相，可实现多离子共存复杂浸出体系中Lisupgt;+/supgt;选择性传输。该方法适用于多离子共存酸性体系Lisupgt;+/supgt;选择性分离和富集，为含锂废渣中金属锂资源的回收提供了新的思路。

技术领域

本发明属于废弃资源综合利用技术领域，具体一种从含锂废渣酸性体系中分离锂离子的方法。

背景技术

锂(Li)是21世纪的能源战略金属，具有极高的能量密度和极强的电化学活性，在国民经济发展和能源开发中起着举足轻重的作用，广泛应用于航空航天、电池储能、新能源汽车以及核能开发等方面。目前，锂资源主要来源于含锂矿石和盐湖卤水，但是随着锂资源供需关系的紧张和需求量日益增大，从高铝粉煤灰、煤矸石、电解铝废渣、废弃锂电池等废弃物或者低品位资源中回收锂受到关注。以粉煤灰为例，山西北部平朔矿区和内蒙准格尔地区煤燃烧产生的高铝粉煤灰中Li资源含量在200～1000μg/g，部分地区煤燃烧后的飞灰中超过1000μg/g，锂资源储量丰富，达到了工业开采品位。然而，作为一种固体废弃物，其化学组成和矿物组成相当复杂，Li⁺选择性分离、富集是回收的关键。

常见的含锂废渣如粉煤灰、煤矸石、电解铝废渣中锂资源的回收一般采用酸或者碱对废渣进行预处理，再从浸出液中选择性地提锂。由于上述含锂废渣通常化学组成复杂，含有Al、Fe、Ti、Zr、Ca、Mg、Na、K等多种金属元素，因此其浸出液是一个高离子强度、多离子共存的复杂体系，而Li⁺在浸出液的含量较低，因此Li⁺选择性分离、富集是提取和资源化利用的关键。尽管目前有大量提锂的研究报道，但主要基于Li⁺与一价和二价金属离子如Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺的选择性分离和富集研究，从含锂废渣多离子共存的复杂体系中选择性提锂的研究报道较少。针对多离子共存的复杂体系，由于Li⁺特殊的电子结构和极弱的配位能力，直接提取难度大，一般是先将高价离子通过沉淀、结晶或者萃取法优先去除，再通过蒸发浓缩、吸附或沉淀进一步富集Li⁺。

目前含锂废渣提锂的研究集中于从碱性体系分离富集Li⁺，专利CN102923742A公开了一种从粉煤灰中综合提取铝和锂的方法，经过脱硅、磁选除铁、石灰石活化、碱浸、碳酸化沉铝等工艺环节后，对中间产物进行固液分离，得到含Li的净化母液，最后通过蒸发浓缩母液或沉淀得到锂产品。专利CN109721081A报道了一种从富锂粉煤灰碱法母液中提取锂的方法，该工艺将富锂母液两次脱硅后，通入CO₂并加入稀酸使铝锂共沉淀，共沉淀物分离后，分别经过焙烧和水热法，再水洗过滤得到含锂富集液，最后碳酸化得到碳酸锂。CN113930619A提出了一种从废旧三元锂离子电池正极材料中优先提锂回收有价金属的方法，将废旧锂离子电池正极材料与浓硫酸混合焙烧后，加入稀碱溶液浸出，得到的含锂水溶液通过除杂后制备碳酸锂或氢氧化锂。然而，受到酸性体系复杂性的影响，目前从酸性体系中提锂的研究较少。