[发明专利]从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解质提取锂元素的技术领域，涉及一种从铝电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法。

背景技术

我国电解铝工业的迅速发展，对铝土矿资源的需求量急剧增加。我国高品位铝土矿已经面临枯竭，只有大量的中低品位铝土矿被开釆利用，生产冶金级氧化铝。这种中低品位铝土矿中含有大量的碱金属元素，特别是我国铝土矿主要产区的铝土矿中，锂盐含量较高。大量含有锂盐的氧化铝作为原料用于电解铝生产，导致铝电解槽中的电解质成分发生变化，锂盐在电解质中大量富集，降低电解质初晶温度和氧化铝溶解度，造成铝电解温度下降，炉底沉淀增加，电流效率下降，吨铝能耗增加，直接影响我国铝电解工业的经济效益，是我国铝电解工业亟待解决的问题。因此去除铝电解质中的锂元素，对我国铝电解工业的发展具有重要意义。于此同时，锂盐的工业应用领域不断扩展，如锂电池、铝锂合金、溴化锂空调、原子能工业、有机合成等，对锂盐的需求迅猛发展，锂资源也面临挑战。如果能将含铝电解质作为锂盐资源，提取其中的锂盐，对我国锂盐工业的发展也具有重要意义。

目前，还没有出现一种能够从铝电解质的酸浸溶液中分离回收碳酸锂且碳酸锂回收率高的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，该方法基于提取铝电解质中锂元素的目的，通过控制溶液的氟离子浓度和酸度复合控制溶液的反应过程，使溶液中的锂离子与其他离子分离，获得高回收率的碳酸锂产品，同时得到高纯度的氟化物和无机盐产品。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种从电解质酸性浸出液中分离碳酸锂的方法，包括以下步骤：

S1、在搅拌和加热的条件下，将可溶性盐溶液加入到铝电解质酸性浸出液中进行中和反应，加入过程中监测熔盐的酸度和氟离子浓度，当pH值大于5，氟离子浓度小于0.01g/L时，停止加可溶性盐溶液；所述可溶性盐为MeSO₄、MeNO₃、MeCl中的一种或多种，其中，Me为可与F^-生成沉淀的金属；

S2、将步骤S1的反应物进行过滤，滤渣经洗涤、干燥，得到金属Me的氟化盐；在搅拌和加热的条件下，在滤液中加入可溶性碳酸盐溶液，当监测到溶液中的锂离子浓度小于0.08g/L时，停止加可溶性碳酸盐溶液，反应终止；

S3、将步骤S2反应后的滤液进行过滤，滤饼经洗涤、干燥，得到碳酸锂产品；过滤后的滤液进行蒸发、结晶、洗涤、干燥，得到无机盐产品，少量蒸发结晶余液返回使用。

根据本发明，在步骤S1中，Me为钙、镁、钡、铝、铁和硅中的任一种。

根据本发明，在步骤S1中，将可溶性盐溶液匀速加入到铝电解质酸性浸出液中，所述可溶性盐为硝酸钙、氯化钙、氢氧化钙、硫酸钙、硝酸钡、氯化钡、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硝酸镁、硫酸镁、氯化镁中的一种或多种。

根据本发明，在步骤S1中，所述铝电解质酸性浸出液为采用硝酸、硫酸和盐酸中的至少一种浸取铝电解质中锂盐形成的酸溶液。

根据本发明，在步骤S1中，所述中和反应的温度为40-80℃，优选为50-70℃；搅拌速度为200-1500r/min，优选为300-1000r/min。

根据本发明，在步骤S1中，盛装所述铝电解质酸性浸出液和可溶性盐溶液的装置选择中和罐；采用酸度计测定混合液的pH值，采用氟离子选择电极测定混合液的氟离子浓度。

根据本发明，在步骤S2中，可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾中的一种或二者的混合物，可溶性碳酸盐的浓度为100-350g/L。

根据本发明，在步骤S2中，反应的温度为35-75℃，搅拌速度为300-1000r/min。

根据本发明，在步骤S3中，所述无机盐产品为硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾中的至少一种。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

通过本发明技术方案的实施，能够有效提取铝电解质中的锂元素，同时可得到纯度较高适用于电解铝生产的工业电解质，可以降低电解铝生产的能耗；而且还可以回收高附加值碳酸锂化工原料，综合平均提取费用较低，适合在工业生产中进行应用推广。