一种低温多级浸取铝电解质渣中锂元素的回收方法技术

本发明专利技术公开一种铝电解质渣中锂元素低温多级逆流浸出的方法，括n轮串联浸出试验，每轮串联浸出试验包括m（4≤m≤6）级浸出反应，其中n轮串联浸出试验中第一级浸出反应得到滤液nA

【技术实现步骤摘要】
一种低温多级浸取铝电解质渣中锂元素的回收方法


[0001]本专利技术涉及固体废物回收
，尤其是涉及一种铝电解质渣的回收方法。

技术介绍

[0002]由于低品位铝土矿常伴生约0.04—0.1wt%的锂（存在形式主要是Li2O），因此工业上以低品位铝土矿为原料得到的氧化铝中通常含有一定量的锂。而氧化铝的用途之一即是通过电解法制备得到金属铝，期间残留的不能电解的成分（不和电极发生反应），例如锂离子，则一直保持在铝电解质中。随着生产时间延长，铝电解质中，锂的质量分数可达约1~5%，高质量分数的锂会降低熔体温度、降低Al2O3在铝电解质中的溶解度，因此需要将富锂的铝电解质稀释或排出，即形成铝电解质渣。实践表明，每生产1吨电解铝将排出约10~15kg富锂的铝电解质渣。按照每生产1吨电解铝排出10kg铝电解质渣，铝电解质渣中含有1wt%的铝、37wt%的氟和12.8wt%的铝，每年生产3850吨电解铝计算；从每年排出的铝电解质渣中可产出超2万吨Li2CO3，有望缓解电池领域对锂资源的迫切需求。因此，开发铝电解质渣回收利用新技术对电解铝渣的资源化和无毒化具有重要的经济意义和环保意义。
[0003]相关技术中，从铝电解质渣中提锂，采用的方法是将铝电解质渣与浓硫酸在200~400℃下反应后以水浸取，碳酸钠碱解，石灰苛化和CO2碳化反应，得到碳酸锂产品。有技术在添加碳酸钠之前添加氧化钙调pH以减少碳酸钠的消耗量。还有技术是将铝电解质与酸式盐混合后酸化焙烧，其中焙烧温度最高可达800℃，然后加水调节pH后过滤，再加入碳酸盐，最后得到碳酸锂。上述方法采用了强酸、强碱和高温，使得生产的便利性和安全性大大降低。为了提升安全性，同时降低酸和碱的用量，有技术采用的浸出体系是pH值小于5的硫酸水溶液，在30~95℃下搅拌浸出，反应结束后将混合液进行过滤，滤液用于提取锂元素，氟化物滤饼洗涤、干燥后返回电解铝厂或浸出过程。还有技术采用硝酸替代硫酸进行浸出。
[0004]上述方法针对铝电解质渣中的锂元素回收大都采用了强酸、强碱和高温焙烧之中的一种或多种方式浸出，对设备的要求高；且酸碱和水的用量较大，对生产的便利性和安全性带来了不便。
[0005]综上，针对铝电解质渣的再利用，提供一种新的，安全性和经济性更高的方法非常必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种铝电解质渣的回收方法，提升了铝电解质渣再利用的安全性和经济性。
[0007]根据本专利技术的第一方面的实施例，提供了一种铝电解质渣的回收方法，包括n轮串联浸出试验，每轮串联浸出试验包括m（4≤m≤6）级浸出反应，其中第n轮串联浸出试验中第一级浸出反应得到滤液nA
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1和滤渣nB
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1，第二级浸出反应得到滤液nA
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2和滤渣nB
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2，第三级浸出反应得到滤液nA
‑
3和滤渣nB
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3，第m级浸出反应得到滤液nA
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m和滤渣nB
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m；第n+1轮串联浸出试验中第一级浸出反应得到滤液(n+1)A
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1和滤渣(n+1)B
‑
1，第二级浸出反应得到
滤液(n+1)A
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2和滤渣(n+1)B
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2，第三级浸出反应得到滤液(n+1)A
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3和滤渣(n+1)B
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3，第m级浸出反应得到滤液(n+1)A
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m和滤渣(n+1)B
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m，其特征在于，所述第n轮串联浸出试验包括，将滤渣nB
‑
1和nB
‑
2分别与水混合，进行萃取反应，经固液分离得到液相和固相，固相为滤渣nB
’‑
1和nB
’‑
2；两次的液相混合后为nA
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0；将nA
‑
1和nA
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0混合后升温至95℃，进行抽滤得到固相碳酸锂结晶，并向液相滤液中加入碳酸钠混合溶解，得到滤液nA
’‑
1；将nA
‑
2和nA
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3混合升温至95℃，进行抽滤得到固相碳酸锂结晶，并得到滤液nA
’‑
2、nA
’‑
3；所述第n+1轮串联浸出试验中，第一级浸出反应具体包括，将原始待回收铝电解质渣与滤液nA
’‑
2混合进行第一级浸出反应，反应结束后冷却，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
‑
1和滤渣(n+1)B
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1；所述第n+1轮串联浸出试验中，第二级浸出反应具体包括，将滤渣(n+1)B
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1与滤液nA
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3混合进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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2和滤渣(n+1)B
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2，所述(n+1)B
’‑
1为将(n+1)B
‑
1与水混合进行萃取反应得到的固相；所述第n+1轮串联浸出试验中，第三级浸出反应具体包括，将滤渣(n+1)B
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2与滤液nA
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4混合进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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3和滤渣(n+1)B
‑
3，所述(n+1)B
’‑
2为将(n+1)B
‑
2与水混合进行萃取反应得到的固相；所述第n+1轮串联浸出试验中，第m
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1级浸出反应具体包括，将滤渣(n+1)B
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(m
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2)与滤液nA
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m混合进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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(m
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1)和滤渣(n+1)B
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(m
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1)，所述第n+1轮串联浸出试验中，第m级浸出反应具体包括将滤渣(n+1)B
‑
(m
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1)与滤液nA
’‑
1混合进行浸出反应，浸出反应接收后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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m和滤渣(n+1)B
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m。
[0008]根据本专利技术一种优选的实施方式中，当n为1时，第1轮串联浸出试验中，第一级浸出反应具体包括，将原始待回收铝电解质渣与预设浓度碳酸钠溶液混合，进行浸出反应，反应结束后冷却，所得混合物经过固液分离得到滤液A
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1和滤渣B
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1，第二级浸出反应具体包括，将滤渣B
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1与预设浓度碳酸钠溶液混合，进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，得到滤液A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解质渣的回收方法，包括n轮串联浸出试验，每轮串联浸出试验包括m（4≤m≤6）级浸出反应，其中第n轮串联浸出试验中第一级浸出反应得到滤液nA
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1和滤渣nB
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1，第二级浸出反应得到滤液nA
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2和滤渣nB
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2，第三级浸出反应得到滤液nA
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3和滤渣nB
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3，第m级浸出反应得到滤液nA
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m和滤渣nB
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m；第n+1轮串联浸出试验中第一级浸出反应得到滤液(n+1)A
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1和滤渣(n+1)B
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1，第二级浸出反应得到滤液(n+1)A
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2和滤渣(n+1)B
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2，第三级浸出反应得到滤液(n+1)A
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3和滤渣(n+1)B
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3，第m级浸出反应得到滤液(n+1)A
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m和滤渣(n+1)B
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m，其特征在于：所述第n轮串联浸出试验包括，将滤渣nB
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1和nB
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2分别与水混合，进行萃取反应，经固液分离得到液相和固相，固相为滤渣nB
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1和nB
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2；两次的液相混合后为nA
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0；将nA
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1和nA
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0混合后升温至95℃，进行抽滤得到固相碳酸锂结晶，并向液相滤液中加入碳酸钠混合溶解，得到滤液nA
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1；将nA
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2和nA
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3混合升温至95℃，进行抽滤得到固相碳酸锂结晶，并得到滤液nA
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2、nA
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3；所述第n+1轮串联浸出试验中，第一级浸出反应具体包括，将原始待回收铝电解质渣与滤液nA
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2混合进行第一级浸出反应，反应结束后冷却，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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1和滤渣(n+1)B
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1；所述第n+1轮串联浸出试验中，第二级浸出反应具体包括，将滤渣(n+1)B
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1与滤液nA
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3混合进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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2和滤渣(n+1)B
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2，所述(n+1)B
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1为将(n+1)B
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1与水混合进行萃取反应得到的固相；所述第n+1轮串联浸出试验中，第三级浸出反应具体包括，将滤渣(n+1)B
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2与滤液nA
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4混合进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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3和滤渣(n+1)B
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3，所述(n+1)B
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2为将(n+1)B
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2与水混合进行萃取反应得到的固相；所述第n+1轮串联浸出试验中，第m
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1级浸出反应具体包括，将滤渣(n+1)B
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(m
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2)与滤液nA
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m混合进行浸出反应，浸出反应结束后冷却并经过固液分离，所得混合物经过固液分离得到滤液(n+1)A
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(m
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1)和滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐成勇，刘洋，徐瑞，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：