一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法与流程

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1.本发明涉及卤水吸附法提锂的工艺，属于盐湖提锂技术领域，具体涉及一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法。

背景技术：

2.随着新能源、锂动力电池的迅猛发展，使得全球对新能源关键原料的需求大幅度增加，锂及其化合物成为全球战略性紧缺资源。盐湖卤水和地下卤水中蕴藏有全球最大的锂资源，是目前全球锂资源开发的热点。但由于盐湖卤水和地下卤水锂含量较低，且与大量化学性质相似的碱金属或碱土金属离子共存，其中尤其由于钠、钾、锂离子化学性质最为接近、分离最为困难，因此，如何分离、提取盐湖卤水和地下卤水锂是目前全球技术攻关的难点。从盐湖卤水和地下卤水提锂，目前虽然开发有有沉淀法、萃取法、煅烧法等，但由于其锂利用率低、成本高、环境影响大而受到极大的限制。吸附法是从卤水中提取锂的有效方法之一，吸附法从环境和经济角度考虑比其他方法有较大的优势，尤其在从低品位卤水或海水中提锂的优势更加明显。目前吸附法所研究的吸附剂主要为铝盐锂吸附剂、锰系离子筛和钛系吸附剂。工业用的铝系吸附剂稳定性好，无需酸洗和补碱工序。但是目前报道的吸附剂，吸附量大的铝盐吸附剂其工作吸附容量仅为2～3mg/g左右，仍有待提高。钛系吸附剂和锰系吸附剂吸附容量高，可达10~30mg/g，但是锰系吸附剂溶损严重，钛系吸附剂循环稳定性差，而且他们均存在吸附过程需酸溶、补碱工序复杂的问题。更主要的是这三类吸附剂吸附加工成本过高，不具备大规模生产的优势。

技术实现要素：

3.鉴于此，针对上述技术问题，本发明提供一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法。
4.本发明提供了一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，制备方法包含以下步骤：步骤s1：锂冶炼渣和卤水混合，并加入辅料一起置于高压釜内压浸；步骤s2：对所述压浸混合液进行压滤，得到β锂辉石；步骤s3：取所述β锂辉石烘干、酸化焙烧、浸出，得到浆液；步骤s4：压滤分离所述浆液，得到li2so4溶液和锂冶炼渣。
5.进一步的，所述锂冶炼渣来自于锂矿石提锂后的渣，其主要成分为halsi2o6，其al与si摩尔比为1:1.5～3，粒径为100～300目。
6.进一步的，所述步骤s1中加入的辅料为碱性物质，通常是氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种。
7.进一步的，所述步骤s2压浸的温度为110℃-180℃，压浸时间5min-30min。
8.进一步的，所述步骤s2锂冶炼渣的吸附容量为10~30mg/g，锂冶炼渣吸附率最高可达80~95%。
9.进一步的，所述步骤s4中压滤分离所得锂冶炼渣可重复使用。
10.本发明的原理是：锂冶炼渣是由锂辉石硫酸法提锂得到，其反应本质是h
+
与锂辉石中的li进行置换，而且在浸出中和h
+
时，li
+
会发生可逆反应生成β锂辉石，故h
+
与锂辉石中的li之间是一种可逆置换。所以将锂冶炼渣置于卤水中时，一定条件下，会吸附锂离子，碱性物质的加入消耗了被li
+
置换出来的h
+
，进一步促进可逆反应向吸附锂离子的方向进行。反应原理如下:h2o
·
al2o3·
4sio2+li
+
ꢀ→
β
li2o
·
al2o3·
4sio
2 +h
+
h + +oh-ꢀ→
h2o其中h2o
·
al2o3·
4sio2是锂冶炼渣的主要物质化学式，β
li2o
·
al2o3·
4sio2是β锂辉石主要成分的化学式。
11.本发明采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，提供的锂吸附剂为锂冶炼渣，对锂离子的吸附容量和稳定吸附容量均较高。该吸附剂用于卤水提锂中吸附率可达80~95%,吸附容量为10~30mg/g，更为关键的是该锂冶炼渣吸附剂加工成本低，吸附过程基本无溶损，可重复使用且吸附效率和吸附容量不变。
12.本发明采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，与其他锂吸附剂相比，对卤水中锂离子选择性较好，其吸附容量大，吸附率高；且在多次循环吸附后，锂渣吸附效果不变，没有溶损，极具工业应用前景；且锂渣作为锂吸附剂回收利用，低价值，绿环保，符合化工行业可持续发展理念。
13.本发明采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，可以将低价值锂渣从卤水中吸附锂变废为宝成高价值β锂辉石，既解决了卤水中镁、钠、钾、锂分离困难问题，同时发现了一种低价值、吸附容量高的锂渣吸附剂。与现有盐湖提锂技术相比，具有工艺简单，锂渣无溶损，不受镁、钠、钾锂比影响，成本较低等优点。
附图说明
14.图1为本发明的一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法的工艺流程图。
具体实施方式
15.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
16.本发明提供一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤s1：锂冶炼渣和卤水混合，并加入辅料一起置于高压釜内压浸；步骤s2：对所述压浸混合液进行压滤，得到β锂辉石；步骤s3：取所述β锂辉石烘干、酸化焙烧、浸出，得到浆液；步骤s4：压滤分离所述浆液，得到li2so4溶液和锂冶炼渣。
17.进一步的，所述锂冶炼渣来自于锂矿石提锂后的渣，其主要成分为halsi2o6，其al与si摩尔比为1:1.5～3，粒径为100～300目。
18.进一步的，所述步骤s1中加入的辅料为碱性物质，通常是氢氧化钠、氢氧化钙、氢
氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种。
19.进一步的，所述步骤s2压浸的温度为110℃-180℃，压浸时间5min-30min。
20.进一步的，所述步骤s2锂冶炼渣的吸附容量为10~30mg/g，锂冶炼渣吸附率为80~95%。
21.进一步的，所述步骤s4中压滤分离所得锂冶炼渣可重复使用。
22.本发明的一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，主要包括三个阶段，第一阶段用锂冶炼渣配合辅料吸附卤水锂制备β锂辉石（实施例1、2、3），第二阶段是将β锂辉石酸化焙烧并浸出得到li2so4溶液和锂冶炼渣（实施例4、5、6）；第三阶段是将锂冶炼渣用于循环吸附卤水锂验证吸附效果（实施例7、8、9）；分阶段具体实施方式示例如下：1）制备β锂辉石：实施例1往1l卤水中加入100g锂冶炼渣混合，并加入40g辅料一起置于高压釜内在110℃，10min的条件下压浸，对所得压浸混合液进行压滤，得到720ml滤液和117.2g β锂辉石；实施例2往1l卤水中加入100g锂冶炼渣混合，并加入40g辅料一起置于高压釜内在130℃，10min的条件下压浸，对所得压浸混合液进行压滤，得到680ml滤液和 121.8g β锂辉石；实施例3往1l卤水中加入100g锂冶炼渣混合，并加入40g辅料一起置于高压釜内在160℃，5min的条件下压浸，对所得压浸混合液进行压滤，得到590ml滤液和119.9g β锂辉石；2）制备li2so4溶液：实施例4所得实施例1中β锂辉石经烘干，加入20%浓硫酸酸化在250℃，1h的条件下焙烧，焙烧料用1.3倍水浸出得到176ml li2so4溶液和86.3g锂冶炼渣；实施例5所得实施例2中β锂辉石经烘干，加入20%浓硫酸酸化在250℃，1h的条件下焙烧，焙烧料用1.3倍水浸出得到180ml li2so4溶液和91.1g锂冶炼渣；实施例6所得实施例3中β锂辉石经烘干，加入20%浓硫酸酸化在250℃，1h的条件下焙烧，焙烧料用1.3倍水浸出得到178ml li2so4溶液和88.6g锂冶炼渣；3）循环吸附验证：循环一次：实施例7往2l卤水中加入200g实施例4-6中的混合锂冶炼渣，并加入80g辅料一起置于高压釜内在160℃，20min的条件下压浸，对所得压浸混合液进行压滤，得到1220ml滤液和 241g β锂辉石；循环二次：实施例8往2l卤水中加入200g实施例7得到的β锂辉石经酸化焙烧后的锂冶炼渣，并加入80g辅料一起置于高压釜内在170℃，10min的条件下压浸，对所得压浸混合液进行压滤，得到1100ml滤液和236g β锂辉石；循环三次：实施例9
往2l卤水中加入200g实施例8得到的β锂辉石经酸化焙烧后的锂冶炼渣，并加入80g辅料一起置于高压釜内在180℃，20min的条件下压浸，对所得压浸混合液进行压滤，得到960ml滤液和243g β锂辉石；表1实施例1-9所用原料液——某盐湖浓缩卤水组成上述实施例1-3和7-9中得到的成分分析结果下表2所示：实施例t
li2o
（%）吸附率（%）吸附容量（mg/g）实施例14.0285.418.3实施例24.3192.519.7实施例34.7694.821.8实施例74.8095.122.1实施例84.8595.622.5实施例94.9196.322.8上述实施例4-6中得到的成分分析结果下表3所示：
实施例li2so4溶液（g
·
l-1
）锂冶炼渣（%）实施例4li
+
:6.63 na
+
:1.12 k
+
:0.45 mg
2+
:0.34t
li2o
：0.062实施例5li
+
:7.58 na
+
:1.19 k
+
:0.64 mg
2+
:0.46t
li2o
：0.067实施例6li
+
:7.97 na
+
:1.21 k
+
:0.62 mg
2+
:0.43t
li2o
：0.071实施例4-6混合-t
li2o
：0.068
由表2实施例1-3数据可知β锂辉石t
li2o
可达4~5%，锂冶炼渣吸附率可达80~95%，吸附容量为10~30mg/g；实施例7-9数据可知循环吸附三次后，β锂辉石t
li2o
稳定在4.5%以上，锂冶炼渣吸附率稳定在90%以上，吸附容量稳定在20mg/以上，锂冶炼渣重复利用后吸附效果基本不变；由表3实施例4-6中锂冶炼渣数据可知酸化焙烧效果较好，压滤分离所得锂冶炼渣中t
li2o
恢复原来水平，有利于重复使用。该锂冶炼渣用于卤水提锂效果较好，成本低、吸附效率较高，可应用于产业化卤水提锂。
23.本发明提供的锂吸附剂为锂冶炼渣，对锂离子的选择性，吸附容量以及稳定吸附容量均较高。该吸附剂用于卤水提锂中吸附容量为10~30mg/g，吸附率可达80~95%,且该锂冶炼渣可重复使用，吸附效率不变。
24.本发明采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，与其他锂吸附剂相比，对卤水中锂离子选择性较好，其吸附容量大，吸附率高；且在多次循环吸附后，锂渣吸附效果不变，没有溶损，极具工业应用前景；且锂渣作为锂吸附剂回收利用，低价值，绿环保，符合化工行业可持续发展理念。
25.本发明采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，可以将低价值锂渣从卤水中吸附锂变废为宝成高价值β锂辉石，既解决了卤水中镁、钠、钾、锂分离困难问题，同时发现了一种低价值、吸附容量高的锂渣吸附剂。与现有盐湖提锂技术相比，具有工艺简单，锂渣无溶损，不受镁、钠、钾锂比影响，成本较低等优点。
26.以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤s1：锂冶炼渣和卤水混合，并加入辅料一起置于高压釜内压浸；步骤s2：对所述压浸混合液进行压滤，得到β锂辉石；步骤s3：取所述β锂辉石烘干、酸化焙烧、浸出，得到浆液；步骤s4：压滤分离所述浆液，得到li2so4溶液和锂冶炼渣。2.根据权利要求1所述的采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，所述锂冶炼渣来自于锂矿石提锂后的渣，其主要成分为halsi2o6，其al与si摩尔比为1:1.5～3，粒径为100～300目。3.根据权利要求1所述的采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，所述步骤s1中加入的辅料为碱性物质，通常是氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，所述步骤s2压浸的温度为110℃-180℃，压浸时间5min-30min。5.根据权利要求1所述的采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，所述步骤s2锂冶炼渣的吸附容量为10~30mg/g，锂冶炼渣吸附率为80~95%。6.根据权利要求1所述的采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，其特征在于，所述步骤s4中压滤分离所得锂冶炼渣可重复使用。

技术总结

本发明提供一种采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法。采用锂冶炼渣从卤水中吸附提锂的方法，包含以下步骤：步骤S1：锂冶炼渣和卤水混合，并加入辅料一起置于高压釜内压浸；步骤S2：对所述压浸混合液进行压滤，得到β锂辉石；步骤S3：取所述β锂辉石烘干、酸化焙烧、浸出，得到浆液；步骤S4：压滤分离所述浆液，得到Li2SO4溶液和锂冶炼渣。本方法可以将低价值锂渣从卤水中吸附锂变废为宝成高价值β锂辉石，既解决了卤水中镁锂分离困难问题，同时发现了一种低价值、吸附容量高的锂冶炼吸附剂。与现有盐湖提锂技术相比，此方法具有工艺简单，锂渣无溶损，不受镁、钠、钾锂比影响，成本较低等优点。优点。优点。