一种用于碱性溶液的锂提取方法技术

本发明专利技术公开了一种用于碱性溶液的锂提取方法，在碱性环境下采用锂吸附材料，将碱性溶液中的锂离子吸附，然后用碱性高锂低杂质溶液对锂吸附材料进行置换，再采用酸溶液进行解析，从而可以得到锂含量更高的高锂盐溶液，锂浓度可以达到5g/L以上，高锂盐溶液可以进入双极膜系统进行电解，从而制备碱性高锂低杂质溶液以及酸溶液，用于锂吸附材料的置换及解析。本发明专利技术提供的方法，碱性溶液中的锂会被树脂吸附，并实现锂与钠、钾的初步分离，再根据锂、钠、钾在树脂上滞留特性的差别，将钠、钾从树脂上逐步移除，达到净化锂的功能同时为锂浓缩提供保障。保障。

【技术实现步骤摘要】
一种用于碱性溶液的锂提取方法


[0001]本专利技术涉及锂资源的提取回收
，属于湿法冶金领域，具体来讲，涉及一种碱性溶液的锂提取技术。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源产业和锂电池技术的发展，锂的需求量日益增大。作为生产二次锂盐和金属锂制品的碳酸锂，在新能源材料中的重要性也日益增加，成为了锂行业中应用最大的锂产品。
[0003]目前，以盐湖卤水和矿石为原料制备碳酸锂，其关键工艺之一就是利用碳酸钠对氯化锂溶液进行沉淀来制备碳酸锂，得到碳酸锂产品和沉淀后的碳酸锂母液。此沉锂母液含有大约2～3g/L的锂以及约50g/L的钠。现有技术中沉锂母液中锂的回收方法主要采用中和—蒸发—结晶法，即用硫酸中和该沉锂母液中残余的碳酸根离子，使之全部转化为硫酸钠和硫酸锂的混合溶液后，再经蒸发浓缩、冷却结晶析出硫酸钠固体，过滤得到富锂(硫酸锂)滤液，再加入碳酸钠进行二次沉锂。蒸发结晶法处理沉锂母液的缺点是能耗大且耗酸量大，成本高，锂的回收率低。
[0004]现有技术中对碳酸盐型盐湖卤水主要采用自然蒸发结晶法浓缩卤水，但由于碳酸根离子的共存，导致卤水蒸发浓缩过程中锂盐分段结晶，析出比较分散，品位低，不利于锂盐的提取加工。同时，富锂卤水浓缩程度受限，难以实现较大规模产能的释放，碳酸盐型盐湖卤水锂富集难，成为亟待解决的关键技术难题。
[0005]另外，在电池回收、化工催化等领域中，因为工艺需要，也会产生含有钠的氢氧体系的溶液，其中的锂多以氢氧化锂形式存在，溶液显强碱性，工业中一般的方式是通过浓缩，依靠氢氧化锂与氢氧化钠在水中溶解度的差异，分步结晶来净化得到氢氧化锂产品，其过程也需要大量的能耗用于蒸发浓缩。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中能耗高、回收率低、产业化困难的难题，本专利技术主要采用一种碱性溶液的锂提取方法，依靠锂吸附材料上特殊的弱酸官能团，在碱性环境下将锂离子捕捉到锂吸附材料上，然后解析时酸溶液流经锂吸附材料，将锂吸附材料上捕捉的锂解析下来。在解析的过程中，因锂吸附材料上的特殊官能团，酸溶液提供的氢离子接触到吸附锂离子的锂吸附材料会将锂离子解析下来，氢离子占据原来锂离子的位置，但解析下来的锂离子会被内层已经吸附锂的锂吸附材料滞留而不流出树脂层，形成多层吸附锂的状态，而其它杂质如钠、钾等则会被锂不断排挤而向外层转移排出，达到杂质去除的目的；在氢离子不断推动下，锂吸附材料原来吸附的锂被氢占据后，多层吸附的锂会继续向外层转移，由于锂吸附材料上特殊弱酸官能团的这种滞留作用，使锂浓度不断在树脂层中累计，当氢离子置换完成时，锂离子即流出锂吸附材料，同时锂浓度得到大幅提升，达到浓缩的目的。
[0007]为了达到本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案：
[0008]所使用的树脂为带有弱酸官能团的树脂，可以是专利CN108421539A所提供的树脂，该树脂是一种接枝特殊官能团的有机高分子交联聚合物，具有稳定的结构，一些含有如下结构：的树脂被本专利使用，也可以使用弱酸性、对锂钠有分离度的树脂如弱酸酚醛树脂、带羧基的弱酸阳离子交换树脂、带有羰基的弱酸阳离子交换树脂、具有磷氧双键的树脂、具有硫氧双键的树脂，能够在碱性环境中选择性地吸附锂离子，从而达到锂钠分离的效果。也可以是专利CN102631897B所提供的吸附剂，尤其是采用离子筛型锂吸附剂前驱体制备的锂吸附剂，具体的是采用二氧化钛、二氧化锰、氢氧化钛、氢氧化锰、硝酸锰、硝酸钛或其它含有锰、钛的无机或有机化合物与锂的化合物焙烧制备前驱体，然后采用专利CN102631897B所提供的方法制备的离子筛型锂吸附剂或市售的同类型的离子筛型锂吸附剂。
[0009]更具体地，用于碱性溶液的锂提取方法包括如下步骤：
[0010]1、吸附：将锂吸附材料(树脂或锂吸附剂)装入树脂交换柱中，含锂离子的碱性溶液以一定流速，流经树脂柱进行吸附；2、置换：树脂或锂吸附剂吸附饱和后，采用碱性高锂低杂质溶液进行置换；碱性高锂低杂质溶液将锂吸附材料吸附的除锂离子之外的杂质如钠离子、钾离子顶出，成为氢氧化钠、氢氧化钾溶液，该部分溶液可以返回原料用于去除二价离子如钙镁离子，以减少二价离子对锂吸附材料吸附锂的影响。其中，碱性高锂低杂质溶液是指溶液中锂离子的浓度高于其它离子浓度，其中锂离子浓度不做限制，其中碱性高锂低杂只是表述溶液必须呈碱性，且锂离子浓度高于其它离子浓度，锂离子浓度可以是0.1g/L，也可以20g/L，也可以是饱和的锂盐溶液，但杂质浓度不得高于锂离子浓度；3、解析：采用一定浓度的酸溶液，对锂吸附材料进行解析，控制进酸量，同时分段取解析液，前段流出液进入上一步，中间解析液收集高浓度锂溶液，达到浓缩目的，锂离子含量可以达到10g/L、甚至15g/L以上，当酸浓度大于3mol/L时，所得的解析液中锂浓度可以达到25g/L以上；然后对树脂进行水洗，洗涤出树脂上残留的酸；4、解析完成后，即可进入下一周期的第一步骤，进行再次吸附。
[0011]为了更好地实现从碱性溶液中提锂，专利技术人结合连续离子交换装置，更容易实现锂的浓缩，同时为了能够节约成本，专利技术人使用的碱性高锂低杂溶液及解析使用的酸溶液均采用双极膜设备进行制备，减少了原料的采购环节；而双极膜的原料来自于连续离子交换装置酸解析下来的的高浓度锂溶液的一部分，其主要成分是锂盐及少量的钠、钾等一价盐。双极膜特点是根据输入的盐中的阴阳离子类型得到相应的酸及碱，在本专利技术中，双极膜的原料由进入吸附系统的原料——碱性溶液决定，如进入碱性溶液中含有大量氯离子，一般采用盐酸对锂吸附材料进行解析，如进入原料有大量硫酸根离子，一般采用硫酸对锂吸附材料进行解析，从而得到相应的氯化锂、硫酸锂，则双极膜电解得到的酸溶液分别是盐酸、硫酸，碱则是一样的。
[0012]综上所说，本专利技术的主体工艺是采用连续离子交换装置加双极膜设备，连续离子交换装置可以实现锂的吸附分离及浓缩的作用，将锂浓度浓缩到15g/L以上，而双极膜主要作用是提供连续离子交换装置使用的原料酸及碱性高锂钠比溶液。相比于盐湖提锂工艺，锂离子浓度的提高需要经过前段吸附设备吸附锂、解析合格液经过纳滤膜除镁、反渗透浓
CN108421539A中实施例9制备的锂吸附材料9；
[0020]4#对应具有官能团的树脂，在本实施例中具体采用的是CN108421539A 中实施例4制备的锂吸附材料4；
[0021]5#对应具有官能团的树脂，在本实施例中具体采用的是CN108421539A 中实施例5制备的锂吸附材料5；
[0022]6#对应具有官能团的树脂，在本实施例中具体采用的是CN108421539A 中实施例3制备的锂吸附材料3；
[0023]7#为锰系锂吸附剂，即以二氧化锰、氢氧化锰、硝酸锰或其它锰盐类为原料制备的锂吸附剂，具体对应CN102631897B中实施例12所制备的锂吸附材料；
[0024]实施例1
[0025]将碳酸锂生产过程中的沉锂母液过滤处理，得到主要成分是氯化锂、碳酸锂、碳酸钠、氯化钠的滤液，其中锂离子含量1.6g/L，钠离子含量45本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，在碱性环境下采用锂吸附材料，将碱性溶液中的锂离子吸附，然后用碱性高锂低杂质溶液对锂吸附材料进行置换，再采用酸溶液进行解析，从而可以得到锂含量更高的高锂盐溶液。2.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，锂浓度可以达到5g/L以上。3.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，高锂盐溶液可以进入双极膜系统进行电解，从而制备碱性高锂低杂质溶液以及酸溶液，用于锂吸附材料的置换及解析。4.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，其中的锂吸附材料可以是来源于专利CN108421539A所提供的树脂。5.根据权利要求4所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，专利CN108421539A所提供的树脂是一种接枝特殊官能团的有机高分子交联聚合物，具有稳定的结构。6.根据权利要求5所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，专利CN108421539A所提供的树脂是含有如下结构：的树脂。7.根据权利要求5所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，可以使用弱酸性、对锂钠有分离度的树脂如弱酸酚醛树脂、带羧基的弱酸阳离子交换树脂、带有羰基的弱酸阳离子交换树脂、具有磷氧双键的树脂、具有硫氧双键的树脂，能够在碱性环境中选择性地吸附锂离子，从而达到锂钠分离的效果。8.根据权利要求4所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，也可以是专利CN102631897B所提供的吸附剂，尤其适合离子筛型锂吸附剂前驱体制备的锂吸附剂。9.权利要求8所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，具体的是采用二氧化钛、二氧化锰、氢氧化钛、氢氧化锰、硝酸锰、硝酸钛或其它含有锰、钛的无机或有机化合物材料与锂的化合物焙烧制备前驱体，然后采用专利CN102631897B所提供的方法制备的离子筛型锂吸附剂或市售的同类型的离子筛型锂吸附剂。10.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，其中的碱性溶液是指该溶液中pH大于7的碱性含锂溶液。11.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，其中的解析液中锂浓度可以达到5g/L以上，根据解析用酸浓度的不同，其锂离子浓度也会有所不同，当酸浓度达到2
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3mol/L时，所得的解析液中锂浓度可以达到10g/L以上，甚至15g/L以上；当酸浓度大于3mol/L时，所得的解析液中锂浓度可以达到25g/L以上。12.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，其中的碱性溶液是指该溶液中pH大于8的碱性含锂溶液。13.权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，其中的碱性高锂低杂质溶液是指该溶液pH大于7，同时该溶液中的锂离子浓度高于其它离子浓度。
14.根据权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，其中双极膜是为了给系统提供酸及碱性高锂低杂溶液而配置的设备。15.权利要求1所述的一种用于碱性溶液的锂提取方法，其特征在于，用于碱性溶液的锂提取方法包括如下步骤：(1)吸附：将锂吸附材料装入树脂交换柱中，含锂离子的碱性溶液以一定流速，流经树脂柱进行吸附；(2)置换：树脂或锂吸附剂吸附饱和后，采用碱性高锂低杂质溶液进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岁党，寇晓康，郭福民，余佳，高文晋，范丽莉，褚凯乐，边维娜，王瑶，向鹏，刘琼，
申请(专利权)人：西安蓝晓科技新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：