[发明专利]一种铝基富锂渣制备碳酸锂的方法

说明书

本发明涉及的一种铝基富锂渣制备碳酸锂的方法，步骤为：(1)将铝基富锂渣与水混合制备铝基富锂渣浆液；(2)铝基富锂渣浆液碳化浸出得到碳化浸出液和碳化浸出渣；(3)碳化浸出液中锂含量＜6.00g/L，则将碳化浸出液返回步骤(1)，重复碳化浸出至锂含量为6.00～9.00g/L，将锂含量为6.00～9.00g/L的碳化浸出液热解得到粗碳酸锂和热解母液；(4)用80～95℃的水洗涤碳化浸出渣得到洗液和氢氧化铝；(5)热解母液和洗液返回步骤(1)；(6)将粗碳酸锂碳化精制得到纯度＞99.5％的碳酸锂产品。本发明方法工艺过程简单、制备的产品纯度高，且易与现有氧化铝生产流程嫁接，便于推广应用。

技术领域

本发明属于锂盐制备领域，具体涉及一种铝基富锂渣制备碳酸锂的方法。

背景技术

近年来随着中国新能源技术的快速发展，锂离子电池生产规模增长迅速，导致碳酸锂市场较长时期处于一个供不应求的局面，中国优质锂矿资源匮乏，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市场供给不足。

我国中部地区铝土矿普遍锂含量偏高，以河南省某矿区为例，平均含氧化锂约0.085％，锂分散赋存于铝土矿、高岭石、伊利石等矿物中(姬青海、姬果等，新安县郁山铝土矿地质特征及伴生元素的研究，《矿产保护与利用》2014年第3期，P10-14)，锂在拜耳法溶出过程中约80％进入溶液，20％随赤泥排走，进入铝酸钠溶液中的锂最终进入成品氧化铝中。我国中部地区氧化铝工厂产品中Li₂O普遍偏高，通常进口氧化铝Li₂O仅0.006％，如果按0.1％估算，氧化铝产量按1200万吨/年估算，每年经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，更有甚者，长期使用富锂氧化铝作为原料的电解厂电解质中锂富集超过合理区间，导致电解槽工况恶化。

将氧化铝流程的锂脱除并利用，不仅可以提高氧化铝产品质量、消除了产品中锂含量过高对电解铝生产的有害影响，而且可以经济回收铝土矿中的锂资源，为此人们已经开展了一系列从氧化铝生产流程中回收锂、制备碳酸锂的相关研究。专利“从氧化铝工厂铝酸钠溶液中提取碳酸锂的方法”(CN107500318B)公开了一种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，该方法的工艺流程复杂，蒸发浓缩过程蒸水量较大，能耗较高。专利“解析氧化铝工厂富锂吸附剂中锂的方法和系统”(CN109761249A)针对铝酸钠溶液采用吸附法提取锂产生的富锂吸附剂，进一步采用高温高压水热浸出的原理进行锂的解析，水热反应机组采用全管道化料浆与料浆换热技术，水热解析的反应温度为160～220℃，反应时间为0.5～2h，料浆L/S为5～30通过多次逆流解析工艺，使解析液锂含量大于0.5g/L，吸附剂中锂解析率≥90％，该方法工艺流程比较复杂，而且从吸附剂中解析锂的反应需要在高温和高压条件下进行，因而设备投资费用高。专利“净化浓缩氧化铝工厂含锂解析液的方法和系统”(CN109650416A)公开了一种净化浓缩氧化铝工厂含锂解析液的方法和系统，该方法采用酸碱中和、膜分离进行净化及浓缩含锂解析液，锂回收率≥90％，浓缩液中Li⁺含量≥8g/L，该方法用酸中和处理含锂解析液容易导致溶液中铁、铝等杂质含量升高，因此会导致溶液净化处理工艺流程复杂，膜分离设备投资费用高。专利“从氧化铝工厂铝酸钠溶液中富集锂的方法和系统”(CN109650413A)提出了一种在工厂铝酸钠溶液中添加氢氧化铝吸附剂富集锂的方法，得到的铝基富锂渣中的锂含量4.0～6.0％，该方法为从工业铝酸钠溶液中回收锂、制备碳酸锂产品提供了技术支撑，但未涉及到利用铝基富锂渣制备高纯度碳酸锂的相关工艺技术。