[发明专利]一种从含锂富锰渣中提取锂和锰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种从含锂富锰渣中提取锂和锰的方法。

背景技术

锂是一种重要的战略金属，广泛应用于锂离子电池、铝锂合金、玻璃陶瓷和电解铝等领域。近年来，受电动汽车销量的快速增长，作为电动汽车核心零部件的锂离子电池的销费量也随之稳步提高，进而带动了全球锂销费量的急剧增长。世界锂资源主要集中在智利、玻利维亚、阿根廷、澳大利亚、美国、中国等少数几个国家，且以含锂盐湖为主。其中，我国的含锂盐湖锂镁比值较高，在现有技术水平下提取分离难度大，到目前为止还没有大规模开发和利用。考虑到废旧锂离子电池锂品位较高，Li₂O含量可达4%，有效回收废旧锂离子电池中的锂，对缓解我国锂的供需矛盾具有十分重要的意义。

目前，废旧锂离子电池的回收处理技术主要分为湿法和火法两类，其中，湿法工艺不仅存在爆炸安全风险，而且难以有效回收电池中的锂，锂回收率低。而火法处理工艺则具有原料适性强、处理能力大、无爆炸安全风险等优势，是未来电池回收产业最具前景的发展方向。

在废旧锂离子电池的火法处理工艺中，锂被富集到渣中，具体在申请者已申请的两项专利（申请号分别为：201510105916.8和201510105915.3）中，锂被富集到含锂富锰渣中。该含锂富锰渣的特点是硅、铝含量高，仅SiO₂含量可达15%以上，采用常规酸浸出处理工艺，势必因硅、铝的溶出而形成大量的H₂SiO₃和H₃AlO₃胶体，不仅造成锂/锰的吸附损失，而且溶液的过滤分离极为困难。为此，开发切实可行的工艺去回收废旧锂离子电池的火法处理工艺中产生的含锂富锰渣中的锂是十分必要的。同时，由于锰也是一种重要的工业原料，广泛应用于钢铁、电池材料、化工等领域。锰矿作为重要的提取锰的原料，在我国的储量并不丰富，而且品位低、杂质多。如果开发以富锰渣为原料的高附值锰产品，提高企业的竞争力显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、物料消耗少、锂锰回收率高、浸出过滤性能好、环境友好的从含锂富锰渣中提取锂和锰的提取方法。该方法重点解决了含锂富锰渣酸浸出过程中生成的大量硅胶对过滤性能的不利影响，使含锂富锰渣（其为废旧锂离子电池火法冶炼的产品）中的锂资源和锰资源都能得到更加经济合理的利用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种从含锂富锰渣中提取锂和锰的方法，包括以下步骤：

（1）将含锂富锰渣用硫酸溶液调浆后得到混合料浆，其中所述硫酸溶液中硫酸质量分数不低于70%；所述含锂富锰渣为废旧锂离子电池火法冶炼所得的一种产品；

（2）将步骤（1）得到的混合料浆在不低于50℃的温度下保温；优选的，保温温度为50℃~150℃；

（3）对步骤（2）保温处理后的产物进行焙烧，控制焙烧温度不低于150℃，焙烧时间不少于30min；优选的，控制焙烧温度150℃~900℃，焙烧时间30min~500min；

（4）对步骤（3）后的焙烧产物进行浸出，然后固液分离，得到含硫酸锰和硫酸锂的溶液。

上述的方法，所述的含锂富锰渣主要由Mn、Si、Al、Ca元素构成，并且含有一定量的Li；该含锂富锰渣主要由硅酸锰（MnSiO₃）、锰铝尖晶石（Mn(AlO₂)₂）和铝硅酸盐物相构成，Li则以Li₂O形式存在；所述含锂富锰渣中Mn的质量含量不低于15%、Li的质量含量不低于0.5%。对于此类物料中Mn、Li的分离回收常规流程均是采用硫酸直接或加压浸出，这虽然可以浸出物料中的Mn和Li。但是，由于硅、铝也被一同溶出，并形成大量的H₂SiO₃和H₃AlO₃胶体，不仅造成锂/锰的吸附损失，而且溶液的过滤分离极为困难，即难以分离回收Mn、Li。

上述的方法，优选的，所述步骤（3）中，焙烧温度不低于290℃。优选的，焙烧温度为290℃~900℃

上述的方法，优选的，所述步骤（3）中，焙烧温度不低于700℃。优选的，焙烧温度为700℃~900℃

上述的方法，优选的，所述步骤（2）中，保温的时间不少于15min。优选的，保温时间为15~500min。