本发明涉及锂资源分离提取领域，具体涉及利用反应-分离耦合技术从盐湖卤水中通过含锂层状结构材料lialx(oh)3xcl·mh2o(x＝1～10，m＝1～10)提取锂，同时制备氢氧化铝的方法。
背景技术：
锂离子二次电池由于具有容量大、寿命长、无环境污染、使用安全等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、新能源汽车及储能领域。特别是随着全球能源危机的日益严重，新能源汽车的发展成为国家战略的重要组成部分。受益于新能源汽车市场的全面爆发，全球锂需求逐渐增加。
在2018年，美国地质调查报告结果显示，全球锂资源总量超过5300万吨，其中中国锂资源为700万吨。阿根廷、玻利维亚、智利、美国和澳大利亚分别是980万吨，900万吨，840万吨，680万吨和500万吨。根据储量情况，我国是仅次于南美洲三个国家的锂资源大国。锂资源主要赋存于卤水和矿石中。全球有59％的锂资源富含于盐湖卤水中，中国则有高达75％以上的锂资源存在于盐湖卤水。
我国虽然是锂资源大国，但是锂资源的开发利用能力较弱、产量有限。随着锂资源的需求持续增加，国内锂的供需仍存在缺口，需依赖大量进口，锂产品对外依存度高。其中，进口锂辉石占比66％，进口高浓度卤水占比18％。我国锂资源主要赋存于盐湖卤水，所以盐湖提锂是我国发展锂相关产品的必由之路。
盐湖卤水中提取分离锂的方法主要有沉淀法、萃取法、吸附法、煅烧法、膜法(电渗析法、纳滤法)。煅烧法是盐湖卤水提锂技术中较成熟方法，但能耗高、酸雾排放会造成空气污染；吸附剂法是较有前途的方法，因其工艺简单，回收率高，从经济和环保角度考虑比其他方法都有较大的优势，但吸附法存在的问题有吸附剂回收困难、离子通道堵塞导致吸附能力降低、酸处理过程吸附剂溶解等；萃取法是采用有机溶剂对li+进行选择性萃取，存在设备体积大、腐蚀严重、萃取剂回收困难、污染重等问题；膜法是从卤水提锂的一种新技术，主要有电渗析、纳滤和膜蒸馏，能量成本相对较低，并且具有良好的阳离子选择性，但目前国内缺乏高效分离膜材料，需依赖进口。
专利(cn107043116a)公开了从除镁后盐湖卤水制备锂铝复合金属氢氧化物固体，用酸溶解得到含有锂离子、铝离子的溶液，然后利用电渗析法浓缩锂，并由沉淀反应得到电池级碳酸锂。在过程中需要使用强酸，对设备腐蚀性强。
专利(cn105152193a)公开了利用反应/分离耦合技术高效分离盐湖卤水中的mg、li，同时生产镁铝水滑石(mgal-ldh)和锂铝水滑石(lial-ldh)的工艺方法，但制备得到的lial-ldh不能直接生产碳酸锂、氢氧化锂等锂产品。
本发明是先将卤水制备成含锂层状材料lialx(oh)3xcl·mh2o，再使lialx(oh)3xcl·mh2o中的锂离子脱出，得到仅含锂离子的水溶液，同时得到应用广泛的氢氧化铝固体。该过程从卤水中高效提取锂以制备电池级碳酸锂，同时又可利用铝资源得到氢氧化铝。所得氢氧化铝产品符合国家标准gb/t4294-2010对氢氧化铝的要求。该过程中使用中性或弱酸碱性水溶液，对设备不会造成腐蚀。
技术实现要素：
本发明的目的是从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法，该方法反应温和，设备少、操作简便，为从盐湖资源利用提供了一种新途径。
本发明的方案是：将卤水制备成含锂层状材料lialx(oh)3xcl·mh2o(x＝1～10，m＝1～10)(lial-ldh)，将其分散在水溶液中，加热该溶液使锂离子从含锂层状结构材料固体中脱出，进入水溶液中，浓缩该溶液使其达到制备碳酸锂的浓度；而铝仍保留在固相中得到氢氧化铝产品。
本发明提供的从盐湖卤水中提取锂同时制备氢氧化铝的方法，具体步骤如下：
a.向卤水中加入铝盐，与碱液进行共沉淀反应，经晶化反应，固液分离后得到镁铝水滑石固体产物和含锂卤水；该步骤按照专利cn105152193a中的方法进行操作；
将上述含锂卤水蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/l，加入固体氯化铝配制混合盐溶液，其中锂离子的摩尔浓度是铝离子摩尔浓度的1～6倍，滴加摩尔浓度为2～4mol/l氢氧化钠溶液，滴加速度为1～2ml/min，至ph＝7～8，升温至40℃～100℃反应6～24h，离心过滤，其中滤饼为含锂层状材料其化学式为：lialx(oh)3xcl·mh2o，其中x＝1～10，m＝1～10；其滤饼的固含量为60％～95％；滤液为含锂废液；
所述的含铝废液中li+浓度为0.01～0.05g/l，其中还含有k+浓度为0.5～1g/l，na+浓度为40～60g/l，cl-浓度为50～70g/l，so42-浓度为1～5g/l。将滤液蒸发浓缩至锂离子浓度为0.1～0.5g/l后返回到含锂卤水进行循环利用。
b.将上述滤饼分散于去离子水中，配成固含量为5～50g/l的悬浮浆液，以2-4mol/l的盐酸或氢氧化钠调节ph值在5～8，将该悬浮液加入釜式反应器中，在30～200r/min下搅拌加热到60℃～100℃，并保持恒温反应30～180分钟，进行脱锂反应。
c.将步骤b脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为al(oh)3，滤液为含锂溶液；将含锂溶液泵入母液储罐中，经蒸发浓缩至锂离子浓度为20～25g/l，达到制备电池级碳酸锂的锂液浓度要求。
d.将步骤c的滤饼用去离子水洗涤3～5次，于60℃～80℃，干燥3～12h，得到白色固体即为al(oh)3产品。
经检测得到的al(oh)3产品，其能达到氢氧化铝国家标准gb/t4294-2010。gb/t4294-2010的主要指标有：烧失量(灼减)34.5±0.5％，水分(附着水)不大于12％。
本发明的显著效果：
(1)从盐湖卤水中通过制备含锂层状结构材料lialx(oh)3xcl·mh2o(x＝1～10，m＝1～10)分离提取锂，同时能够得到lial-ldh和氢氧化铝；实现锂、铝资源高效综合利用。
(2)由含锂层状结构材料提取锂，反应温和，设备简单，锂损失量小，易规模化生产，为锂资源提取提供了重要途径。
具体实施方式
实施例1
a、采用专利cn105152193a中介绍的方法，称取mgcl2·6h2o26.0325g，mgso4·7h2o25.7993g，alcl3·6h2o18.729g，kcl3.3873g，licl1.8768g，nacl8.068g溶解于250ml去离子水中得到盐溶液；称取naoh19.8593g，naco316.4443g溶解于250ml去离子水中得到碱溶液；将盐溶液和碱溶液同时倒入胶体磨，以3000r/min的转速旋转3分钟，形成mgal-ldh晶核；将晶核溶液转移到反应器，在80℃动态搅拌晶化12h，进行mgal-ldh生长；过滤，得到mgal-ldh滤饼，mgal-ldh滤饼在70℃干燥12h，得到白色固体mgal-ldh产品；收集滤液至容器。滤液即为含锂卤水。
将含锂卤水进行蒸发浓缩至锂离子浓度达到0.4432g/l，取1升浓缩含锂溶液，加入30.83g氯化铝配置混合盐溶液，滴加摩尔浓度为4mol/l的氢氧化钠溶液，滴加速度为1ml/min，至ph＝7，反应在80℃下进行12h，固液分离后得到lial-ldh滤饼和滤液。滤液蒸发浓缩至锂离子浓度为0.3g/l，返回到含锂卤水进行循环利用。
lial-ldh滤饼为含锂层状材料lial2(oh)6cl·3h2o，固含量为85％。
b、将30g固含量85％的滤饼分散于3l去离子水中，形成悬浮浆液，加入釜式反应器中，在60r/min下搅拌，加热到85℃，并保持恒温反应90分钟。
c、将步骤b脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为al(oh)3，滤液为含锂溶液，经蒸发浓缩到23g/l。通过icp测试，脱锂率为99.8％，锂离子浓度为272mg/l。
d、将步骤c的滤饼用去离子水洗涤5次，于干燥箱中在60℃下干燥12h，得到18.5g白色固体al(oh)3产品，达到氢氧化铝国家标准gb/t4294-2010：烧失量(灼减)34.48％，水分(附着水)6.92％。
实施例2
a.制备mgal-ldh产品，收集含锂卤水同实施例1。
将含锂卤水进行蒸发浓缩至锂离子浓度达到0.4385g/l，取1升浓缩含锂溶液，加入45.76g氯化铝配置混合盐溶液，滴加摩尔浓度为4mol/l的氢氧化钠溶液，滴加速度为1ml/min，至ph＝7，反应在80℃下进行12h，固液分离后得到lial-ldh滤饼和滤液。滤液蒸发浓缩锂离子浓度为0.4g/l，返回到含锂卤水进行循环利用。
lial-ldh滤饼为含锂层状材料lial3(oh)9cl·5h2o，固含量为85％。
b、将30g固含量85％的滤饼分散于3l以2mol/l盐酸调节至ph＝6的水溶液，形成悬浮浆液，加入釜式反应器中，在80r/min下搅拌，加热到65℃，并保持恒温反应90分钟。
c、将步骤b脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为al(oh)3，滤液为含锂溶液，经蒸发浓缩到22g/l。通过icp测试，脱锂率为99％，锂离子浓度为188mg/l。
d、将步骤c的滤饼去离子水洗涤5次，于干燥箱中在70℃下干燥10h，得到13.8g白色固体al(oh)3产品，达到氢氧化铝国家标准gb/t4294-2010：烧失量(灼减)34.5％，水分(附着水)7.69％。
实施例3
a、制备mgal-ldh产品，收集含锂卤水同实施例1。
将含锂卤水进行蒸发浓缩至锂离子浓度达到0.4108g/l，取1升浓缩含锂溶液，加入57.16g氯化铝配置混合盐溶液，滴加摩尔浓度为4mol/l的氢氧化钠溶液，滴加速度为1ml/min，至ph＝7，反应在80℃下进行12h，固液分离后得到lial-ldh滤饼和滤液。滤液蒸发浓缩锂离子浓度为0.2g/l，返回到含锂卤水进行循环利用。
lial-ldh滤饼为含锂层状材料lial4(oh)12cl·7h2o，固含量为85％。
b、将30g固含量85％的滤饼分散于3l以2mol/l盐酸调节ph＝5.5的水溶液，形成悬浮浆液，加入釜式反应器中，在100r/min下搅拌，加热到65℃，并保持恒温反应30分钟。
c、将步骤b脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为al(oh)3，滤液为含锂溶液，经蒸发浓缩到21g/l。通过icp测试，脱锂率为98.5％，锂离子浓度为142mg/l。
d、将步骤c的滤饼去离子水洗涤5次，于干燥箱中在80℃下干燥8h，得到9.74g白色固体al(oh)3产品，达到氢氧化铝国家标准gb/t4294-2010：烧失量(灼减)34.55％，水分(附着水)8.08％。
实施例4
a、制备mgal-ldh产品，收集含锂卤水同实施例1。
将含锂卤水进行蒸发浓缩至锂离子浓度达到0.4573g/l，取1升浓缩含锂溶液，加入79.53g氯化铝配置混合盐溶液，滴加摩尔浓度为4mol/l的氢氧化钠溶液，滴加速度为1ml/min，至ph＝7，反应在80℃下进行12h，固液分离后得到lial-ldh滤饼和滤液。滤液蒸发浓缩(锂离子浓度为0.4g/l)，返回到含锂卤水进行循环利用。
lial-ldh滤饼为含锂层状材料lial5(oh)15cl·9h2o，固含量为85％。
b、将30g固含量85％的滤饼分散于1l以2mol/l氢氧化钠调节ph＝7.5的水溶液，形成悬浮浆液，加入釜式反应器中，在120r/min下搅拌，加热到85℃，并保持恒温反应90分钟。
c、将步骤b脱锂反应后的浆液过滤，滤饼为滤液为al(oh)3，滤液为含锂溶液，经蒸发浓缩到25g/l。通过icp测试，脱锂率为98.8％，锂离子浓度为346mg/l。
d、将步骤c的滤饼去离子水洗涤5次，于干燥箱中在80℃下干燥6h，得到7.9g白色固体al(oh)3产品，达到氢氧化铝国家标准gb/t4294-2010：烧失量(灼减)34.58％，水分(附着水)8.31％。