【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金固废资源化处理，具体涉及含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法。
技术介绍
1、冰晶石-氧化铝熔盐电解质制备单质铝是目前世界上唯一工业制铝的方法，电解质作为电解原料氧化铝的熔剂，也是传递电子使氧化铝还原成铝单质的反应介质，工业上铝电解质的成分主要是冰晶石、氟化铝以及其他添加剂(氟化钙、氟化锂、氟化镁、氟化钠、碳酸钠等)；
2、随着铝电解槽的持续运行，锂含量会不断富集，最终形成含锂铝电解质，铝电解质是电解生产铝过程中的核心部分，而含锂铝电解质则会使得电解槽出现生产温度降低、氧化铝溶解能力变差、电解槽底部沉淀增多等问题；此外，废弃的含锂铝电解质若进入土壤和地下水体中，会严重破坏生态环境，也导致了含锂铝电解质中大量锂资源的浪费，而将电解槽槽底沉淀、废阴极和电解槽内衬的含锂铝电解质固废提取纯化，制备新铝电解质具有十分重要的现实意义。
3、我国主要采用大量中低品位的铝土矿用于制备工业氧化铝，然而这类铝土矿资源中含有大量的钾元素，这种工业氧化铝加入电解质中会向电解槽中引入大量钾元素，随着电解槽持续运行，钾在电解质中的含量不断增加，在对含锂铝电解质提取纯化时，需要有效去除和降低铝电解质中的钾元素含量。
4、专利申请cn115198111a公开了一种含锂废铝电解质的提锂方法，含锂废铝电解质与反应剂混合焙烧、研磨，获得混合料，混合料水浸，得到滤渣和滤液，滤液用于沉锂，获得锂盐，反应剂具体为钙、镁、钡的硫酸盐、盐酸盐和硝酸盐；
5、专利申请cn113684369a公开了一种废工业含
6、即现有技术虽然能有效分离出锂、氟元素，但是所使用的浸出剂大多添加强酸或强碱，有不可回收、不环保的弊端，此外上述工艺未能对工业氧化铝富集的钾元素进行有效去除，针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，用于解决采用大量强酸强碱浸出锂铝电解质，造成环境污染，在除杂工艺中，未考虑到对氧化铝中富集的钾元素进行吸附的技术问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，包括以下步骤：
3、s1、含锂铝电解质预处理：含锂铝电解质从电解槽中取出、机械破碎，得到块状物；块状物球磨、过100目筛，得到含锂铝电解质粉末；将含锂铝电解质粉末转移至高温高压管式炉中，在900-1000℃下高温烧结2h，得到活化后的含锂铝电解质粉末；
4、含锂铝电解质的基体为冰晶石na3alf6、锂铝冰晶石li3alf6和氧化铝al2o3，添加剂包括氟化铝alf3和氟化钙caf2；其中，冰晶石na3alf6是电解质的主要组成(约占85％wt)，铝电解槽持续运行，锂含量会不断富集，此外国内采用的氧化铝中含有大量的钾元素，也会随着电解槽持续运行，出现不断富集现象。
5、冰晶石和锂铝冰晶石的结构比较稳定，很难被强酸强碱溶解，本专利技术是将含锂铝电解质破碎研磨后，采用高温高压活化，破坏冰晶石的矿相结构，将锂元素从稳定且难溶的锂铝冰晶石和铝钠冰晶石转化为相对易浸出的氟化锂和氟化钠，便于后续工艺处理。
6、s2、一次浸出：将吸附液和活化后的含锂铝电解质粉末混合，得到混合固液；混合固液加热至80-90℃、静置吸附120-160min、后过滤，得到一次吸附后的含锂铝电解质；
7、s3、二次浸出：一次吸附后的含锂铝电解质、氯化铝和去离子水混合、搅拌、在80-90℃下浸出100-120min、过滤，得到二次吸附后的含锂铝电解质；
8、氯化铝作为添加剂，随着溶液中al3+浓度提高，溶液中发生氟铝络合反应，从而形成氟铝离子共存状态，在一定的浸出时间中，逐渐析出羟基氟化铝沉淀。
9、s4、制备新铝电解质：二次吸附后的含锂铝电解质采用h2so4溶液调节滤液ph至8-10，固液分离，获得新铝电解质和滤液；滤液中通入co2碳化，控制碳化终点的ph值为6-6.5，过滤后，得到碳酸氢锂溶液；将碳酸氢锂溶液升温、脱碳，得到碳酸锂。
10、经活化处理后的含锂铝电解质可以直接采用去离子水浸出，通过物理－化学多重吸附的方式，吸附活化后的含锂铝电解质中过量的钾氟离子，后经硫酸酸化二次吸附后的含锂铝电解质，能够获得冰晶石固体，作为新铝电解质，而采用硫酸对含锂铝电解质进行酸浸，可能使得剩余的锂离子转移至滤液中，为了不损失有价离子，对滤液通入co2进行碳化，后升温脱碳，得到碳酸锂产品。
11、进一步地，步骤s1中，球磨转速为100-200r/min、球磨时长为2h。
12、进一步地，步骤s2中，吸附液的制备方法包括以下步骤：
13、a1、十二烷基三甲基溴化铵粉末和去离子水混合均匀，得到季铵盐溶液；将活性炭加入季铵盐溶液中，加热至60℃恒温浸渍24h；浸渍完成后，过滤，得到固体；将固体采用去离子水冲洗表面3次，在60℃下真空干燥2-3h，得到季铵盐改性活性炭；
14、a2、将季铵盐改性活性炭和硫酸溶液以100-200r/min搅拌30min，得到酸浸液。
15、季铵盐可以和活性炭材料直接复合，活性炭通过负载碱性有机物季铵盐，能够在活性炭表面和孔隙产生较高的活性位点，吸附更多的氟钾离子。
16、进一步地，步骤a1中，十二烷基三甲基溴化铵粉末和去离子水的用量比为1-5g:50ml，活性炭和季铵盐溶液的用量比为30g:50ml；硫酸溶液的浓度为1.5mol/l、季铵盐改性活性炭和硫酸溶液的用量比为20-30g:150ml。
17、进一步地，步骤s3中，活化后的含锂铝电解质粉末、氯化铝和去离子水的用量比为20g:1-5g:100ml；搅拌转速为100r/min、搅拌时长为20-30min。
18、进一步地，步骤s4中，h2so4溶液的浓度为0.1mol/l，碳酸氢锂溶液升温至90-100℃。
19、本专利技术具备下述有益效果：
20、本专利技术为了避免采用大量强酸强碱浸出含锂铝电解质，将含锂铝电解质预先高温活化，破坏晶相结构，从而能够将钾氟等杂质元素转移到去离子水中，实现两次吸附除杂；
21、在第一次吸附中，采用对钾元素吸附量高的活性炭作为吸附剂，而活性炭预先采用十二烷基三甲基溴化铵活化，进一步提高自身的吸附活性，在第二次吸附中，将氟离子转移为羟基氟化铝沉淀，羟基氟化铝沉淀可以进一步用于制作氟化铝，从而提高了对有价元素氟的利用率；
22、除钾氟元素后的锂铝电解质经酸浸后，固体可以直接作为新铝电解质继续使用，而酸浸液中的锂离子则通过后续工艺，制备得到碳酸锂产品。
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1.含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤S1中，球磨转速为100-200r/min、球磨时长为2h。
3.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤S2中，吸附液的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤A1中，十二烷基三甲基溴化铵粉末和去离子水的用量比为1-5g:50mL，活性炭和季铵盐溶液的用量比为30g:50mL；硫酸溶液的浓度为1.5mol/L、季铵盐改性活性炭和硫酸溶液的用量比为20-30g:150mL。
5.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤S2中，吸附液和的活化后的含锂铝电解质的用量比为100mL:20-30g。
6.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤S3中，活化后的含锂铝电解质粉末、氯化铝和去离子水的用量
7.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤S4中，H2SO4溶液的浓度为0.1mol/L，碳酸氢锂溶液升温至90-100℃。
...【技术特征摘要】
1.含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤s1中，球磨转速为100-200r/min、球磨时长为2h。
3.根据权利要求1所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤s2中，吸附液的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的含锂铝电解质提取纯化制备新铝电解质的方法，其特征在于，步骤a1中，十二烷基三甲基溴化铵粉末和去离子水的用量比为1-5g:50ml，活性炭和季铵盐溶液的用量比为30g:50ml；硫酸溶液的浓度为1.5mol/l、季铵盐改性活性炭和硫酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱昊天，姚送送，朱建楠，
申请(专利权)人：安徽南都华铂新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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