一种含锂液的净化除杂方法与流程

本发明属于锂资源提取，涉及一种含锂液的净化除杂方法。

背景技术：

1、锂被誉为高科技发展中的关键战略资源，是电池的理想电极材料，是支撑锂电新能源产业发展的核心金属。黏土型锂矿是一种新类型锂矿，随着近年来新能源电力汽车的普及，其生产及消费逐年增长，从黏土型锂矿中提取锂将是锂的重要来源之一。目前，从锂矿石中提锂的方法主要有石灰石煅烧法、硫酸法、硫酸盐混合焙烧法和氯化焙烧等，再通过浸出工序，得到浸出液，然后对浸出液进行除杂。对锂浸出液进行除杂是提锂工艺中的重要一环，锂浸出液一般含有铁离子、铝离子、镁离子和钙离子等杂质离子。

2、中国专利cn115970653a，采用树脂除杂法去除锂液中的铁和铜，虽然树脂制备简单，铁铜去除效果好，但树脂成本高，不适合工业应用，且其未说明是否可去除铝离子、镁离子和钙离子等杂质离子。

3、因此，亟需提供一种锂浸出液除杂方法，可去除锂浸出液中的铁离子、铝离子、镁离子和钙离子，且成本低，可以解决锂浸出液除杂工业化经济不可行的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含锂液的净化除杂方法。本发明通过固体碱和可溶性碳酸盐对含锂液进行两步除杂，可有效去除含锂液中的铁离子、铝离子、镁离子和钙离子，锂损失率低，除杂率高，且流程简单，易于操作，成本低，可实现工业应用且具有经济可行性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种含锂液的净化除杂方法，所述净化除杂方法包括：

4、(1)将含锂液和固体碱混合，进行第一沉淀反应，使含锂液中的铁离子、铝离子和镁离子转化为氢氧化物沉淀，然后进行固液分离，得到第一分离渣和分离液；

5、(2)检测所述分离液的ph值，当分离液的ph值≥预设值时，判定分离液为合格分离液，进入下一工序；

6、(3)将所述合格分离液和可溶性碳酸盐混合，进行第二沉淀反应，使分离液中的钙离子转化为沉淀，然后进行固液分离，得到第二分离渣和除杂后含锂液。

7、本发明提供了一种含锂液的净化除杂方法，通过固体碱和可溶性碳酸盐对含锂液进行两步除杂，第一步是引入固体碱去除含锂液中的铁离子、铝离子和镁离子；然后对除杂后的分离液进行ph值检测，当分离液的ph值≥预设值时，绝大部分铁离子、铝离子和镁离子会以氢氧化物沉淀而去除，此时分离液为合格分离液可进入下步除杂；第二步是引入可溶性碳酸盐，以形成碳酸钙沉淀的方式有效去除合格分离液中的钙离子，固液分离后得到除杂后含锂液和第二分离渣，所述第二分离渣还能作为固体碱使用，不仅能回收第二分离渣中残留的锂，还实现了物料的综合利用。

8、综上，本发明的净化除杂方法，可有效去除含锂液中的铁离子、铝离子、镁离子和钙离子，锂损失率低，除杂率高，且流程简单，易于操作，成本低，可实现工业应用且具有经济可行性。

9、优选地，所述含锂液为黏土型锂矿提锂后得到的提锂液。

10、优选地，所述含锂液中，锂离子的浓度为500-3000mg/l，例如可以是800mg/l、1200mg/l、1500mg/l、2000mg/l或2500mg/l等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、优选地，所述含锂液中，铁离子、铝离子、镁离子和钙离子的浓度独立地为100-2000mg/l，例如可以是500mg/l、800mg/l、1000mg/l、1300mg/l、1500mg/l或1800mg/l等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、本发明中，当含锂液为黏土型锂矿提锂后得到的提锂液时，其中往往含有铁离子、铝离子、镁离子和钙离子等杂质离子，四种杂质离子的浓度分别独立地为100-2000mg/l。

13、优选地，所述含锂液中的阴离子包括硝酸根离子、氯离子和硫酸根离子中的至少一种。

14、优选地，步骤(1)所述固体碱包括碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙和氢氧化钠中的至少一种。

15、优选地，所述固体碱的摩尔量＞沉淀所述铁离子、铝离子和镁离子所需的理论固体碱的摩尔量。

16、本发明中，使用的固体碱是过量的，以提高除杂效果。

17、优选地，步骤(1)所述混合具体包括：将含锂液通入盛放有固体碱的反应器中。

18、优选地，所述固体碱的体积为所述反应器的内腔容积的1/30-1/10，例如可以是1/30、1/25、1/20、1/18、1/15、1/12或1/10等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1/20-1/15。

19、优选地，所述第一沉淀反应的温度为25-95℃，例如可以是25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60-95℃。

20、本发明中，固体碱在高温状态下具有低溶解度，因此在第一沉淀反应的温度下，固体碱在第一沉淀反应过程中为缓步溶解，这能够维持体系的ph值恒定，无需过多操作即可确定固体碱的投放以及第一分离渣的处理时间。

21、优选地，所述第一沉淀反应的时间为0.2-6h，例如可以是0.2h、0.5h、1h、1.5h、2h、3h、4h、5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5-2h。

22、优选地，步骤(2)中还包括：当分离液的ph值＜预设值时，判定分离液为不合格分离液，将不合格分离液作为新的含锂液重复进行步骤(1)。

23、需要说明的是，不合格分离液作为新的含锂液重复进行步骤(1)时，是与新的固体碱混合。进一步地，是将不合格分离液通入新的盛放有固体碱的反应器中。

24、本发明中，当分离液的ph值＜预设值时，此时分离液铁、铝和镁离子未去除完全，为不合格分离液，需回至步骤(1)重新除杂。这能够提高除杂率，有效去除铁离子、铝离子和镁离子。

25、优选地，步骤(2)所述预设值为11-13，例如可以是11.5、12或12.5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

26、优选地，步骤(2)还包括：对所述第一分离渣进行第一洗涤和第二洗涤，得到锂回收液。

27、本发明中，锂回收液可回收利用，作为含锂液进行两步除杂。本发明进行第一洗涤和第二洗涤能够减少锂的损失，进一步降低锂损失率。

28、优选地，所述第一洗涤和所述第二洗涤采用的洗涤试剂均包括水。

29、优选地，所述第一洗涤和第二洗涤具体为：以纯水为洗涤试剂进行第二洗涤，所述第二洗涤后得到的洗液用作第一洗涤的洗涤试剂，经所述第一洗涤后得到的洗液为锂回收液。这不仅可回收锂离子，还可减少水的用量，富集锂以减轻除杂负担，且节约资源。

30、进一步地，本发明中第一洗涤和第二洗涤可直接在反应器中进行，进一步节省了设备的投入。

31、优选地，步骤(3)所述可溶性碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸铵中的至少一种。

32、优选地，所述可溶性碳酸盐的摩尔量，为所述合格分离液中钙离子的摩尔量的0.9-1.5倍，例如可以是0.9倍、1倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍或1.5倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1.0-1.2倍。

33、优选地，所述第二沉淀反应的温度为25-95℃，例如可以是25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60-95℃。

34、本发明中，当第二沉淀反应的温度控制为限定范围时，更有利于去除钙离子，提高钙离子去除率。

35、优选地，所述第二沉淀反应的时间为0.2-6h，例如可以是0.2h、0.5h、1h、1.5h、2h、3h、4h、5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5-2h。

36、作为本发明一种优选的技术方案，所述净化除杂方法具体包括以下步骤：

37、(ⅰ)将含锂液通入盛放有固体碱的反应器中，在搅拌的条件下于25-95℃进行0.2-6h的第一沉淀反应，使含锂液中的铁离子、铝离子和镁离子转化为氢氧化物沉淀，然后进行过滤，得到第一分离渣和分离液；

38、其中，所述含锂液为黏土型锂矿提锂后得到的提锂液；所述含锂液中，锂离子的浓度为500-3000mg/l，铁离子、铝离子、镁离子和钙离子的浓度独立地为100-2000mg/l；所述固体碱包括碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙和氢氧化钠中的至少一种；所述固体碱的摩尔量＞沉淀所述铁离子、铝离子和镁离子所需的理论固体碱的摩尔量；

39、(ⅱ)对所述第一分离渣进行第一洗涤和第二洗涤，得到锂回收液；

40、检测所述分离液的ph值，当分离液的ph值≥预设值时，判定分离液为合格分离液，进入下一工序；当分离液的ph值＜预设值时，判定分离液为不合格分离液，将不合格分离液作为新的含锂液重复进行步骤(ⅰ)；其中，所述预设值为11-13；

41、(ⅲ)向所述合格分离液中加入可溶性碳酸盐，在25-95℃下进行0.2-6h的第二沉淀反应，使分离液中的钙离子转化为沉淀，然后进行过滤，得到第二分离渣和除杂后含锂液；

42、其中，所述可溶性碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸铵中的至少一种；所述可溶性碳酸盐的摩尔量，为所述合格分离液中钙离子的摩尔量的0.9-1.5倍。

43、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

45、本发明提供了一种含锂液的净化除杂方法，通过固体碱和可溶性碳酸盐对含锂液进行两步除杂，第一步是引入固体碱去除含锂液中的铁离子、铝离子和镁离子；然后对除杂后的分离液进行ph值检测，当分离液的ph值≥预设值时，绝大部分铁离子、铝离子和镁离子以氢氧化物沉淀形式被除去，此时分离液为合格分离液可进入下步除杂；第二步是引入可溶性碳酸盐，以形成碳酸钙沉淀的方式有效去除合格分离液中的钙离子，固液分离后得到除杂后含锂液和第二分离渣，所述第二分离渣还能作为固体碱使用，不仅能回收第二分离渣中残留的锂，还实现了物料的综合利用。

46、综上，本发明的净化除杂方法，可有效去除含锂液中的铁离子、铝离子、镁离子和钙离子，锂损失率低，除杂率高，且流程简单，易于操作，成本低，可实现工业应用且具有经济可行性。