一种从拜耳法生产氧化铝的精液中提锂的方法及系统与流程

本发明属于分离化工领域，涉及一种从溶液中分离和富集锂离子的方法和体系，具体涉及一种从拜耳法生产氧化铝的精液中提锂的方法及系统。

背景技术：

1、锂离子电池的能量密度高，无记忆效应，动力锂电的兴起，树立了锂在能源市场中的重要地位，也加剧了对锂资源的需求。此外硬脂酸锂是一种优良的润滑剂的增调剂；锂基润滑脂具有较好的抗水性、耐高温性和耐低温性；合金钢材的生产中加入少量的锂，可以大大改善钢材的内部结构，在铝合金中添加少量的锂元素，可以增强合金强度、减轻合金重量，铝锂合金是飞机制作的优良材料。锂资源主要赋存在矿石和盐湖中。因此锂的提取分离涉及锂矿石提锂、盐湖卤水提锂。

2、矿石提锂一般采用煅烧法，即通过矿石与无机盐或酸进行混合煅烧，使矿石的晶体结构发生变化，然后采用水浸，使其进入水溶液中。再通过除杂获得富锂溶液，可深度纯化用于碳酸锂的生产。矿石提锂煅烧温度一般为500-900度，能耗较高，并且煅烧过程中产生大量的含氟气体，对后端的处理要求较高。回转窑是矿石提锂的核心设备，煅烧过程中回转窑的结垢问题难以有效解决。煅烧法矿石提锂技术较为成熟，然而矿渣的处理仍是潜在并且难以避免的问题。usgs数据表明，我国锂资源大部分在西北盐湖中，如青海盐湖和西藏盐湖。以青海盐湖为例，卤水中镁锂比较高，成熟的沉淀技术难以推广应用，我国盐湖提锂技术经过多年发展，形成了吸附、膜分离、电化学、萃取等技术，各有优势。目前以“吸附-膜分离”工艺居多，该法通过吸附法将锂镁分离，然后采用纳滤膜和反渗透进行富锂溶液的纯化和浓缩。目前吸附剂的效率、溶损等问题仍需解决。青海盐湖提锂发展较快，然而西藏盐湖受地域特征、交通和水电供应困难，开采周期较长，并且潜在的环境因素还不清楚。

3、上述两种锂资源的开采，是我国锂资源供应的核心。近年来随着我国新能源技术的发展，锂电动力电车的迅速增长，导致碳酸锂市场供需关系不稳定，此外，我国优质锂矿匮乏，盐湖提锂规模化进程受地域环境限制，新的锂资源的补充是缓解该问题的有效方式。

4、我国河南、陕西等区域存在大量的铝土矿，该类铝土矿中存在丰富的锂资源。拜尔法是生产氧化铝的主要方式，在拜尔法生产中，大部分的锂(80％)进入到拜尔精液中，该部分的锂进入后端工艺后，长期使用含有锂的氧化铝进行电解，会导致电解槽工况恶化，影响生产。因此将该部分的锂进行富集回收，不仅是对目前锂资源开采的补充，作为氧化铝生产的高附加值产品也是对铝土矿的资源充分利用，同时锂的提取还会对后端的电解工段有益。针对拜尔法生产氧化铝的精液中分离锂的研究较少，发明专利cn109650413a公开了一种从氧化铝工厂偏铝酸钠溶液中富集锂的方法和系统，该系统将偏铝酸钠溶液换热降温，然后添加氢氧化铝进行富集锂离子，吸附后的溶液再进行升温，返回氧化铝厂进行下一步的种分。该法结合换热对含油锂的精液进行降温和升温，并且氢氧化铝吸附的锂离子往往需要酸性溶液进行解吸附，进而形成其他的铝盐，对锂的纯度以及后续的氧化铝种分都有影响。专利cn110627095a公开了一种从氧化铝生产过程提取锂并制备电池级碳酸锂的方法，该方法首先将含锂的精液降温，并于酸洗化合物反应制备氧化铝活性晶种，该法需要有机酸形成具有吸附性能的晶种，并且还需要有机酸进行解析，然后通过化学法将杂质离子去除。过程较为复杂，并且引入大量的化学试剂，影响后续的氧化铝生产。

5、结合上述报道的工作，需要一种无需换热改变温度，不影响后续氧化铝生产的富锂方法。因此，本发明提出一种从拜耳法生产氧化铝的精液中提锂的方法及系统。首先不影响后续的氧化铝生产，合理利用铝土矿资源提取高价值锂，又具有改善氧化铝电解的品质。

技术实现思路

1、针对现有技术中锂回收工艺较长、过程复杂、需要改变氧化铝的生产条件等问题，以含锂铝土矿为原料，本发明提供了一种从拜耳法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统。

2、为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

4、(1)向拜尔法生产氧化铝的精液中添加复合锂吸附剂，添加量为1-20g/l，含锂的拜尔精液的温度无需改变。

5、(2)将复合锂吸附剂与含锂精液充分混合0.1-2小时，此时富锂的拜尔精液中的锂离子转移到复合锂吸附剂上。

6、(3)将负载锂的复合锂吸附剂与拜尔精液分离，拜尔精液无需任何处理，直接用于下一步的氧化铝的生产。

7、(4)采用纯水洗涤负载锂的复合锂吸附剂，然后将洗涤后的负载锂吸附剂与酸性溶液接触，此时锂离子被洗脱下来，复合锂吸附剂直接回用，再次进行锂的吸附。富锂的洗脱液可经过浓缩，用于电池级碳酸锂的制备。

8、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，所述的复合锂离子的吸附剂为有机无机杂化吸附剂，其中有机部分为以聚砜、聚醚砜、磺化聚醚醚酮中的任一种为主链的、并且含有偶氮萘酚基团和冠醚基团中的一种或几种，无机部分为含有钛基的无机吸附剂。

9、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，步骤1)向拜尔精液中添加复合锂吸附剂，所述的添加方法为：向拜尔精液的储罐中添加吸附剂、向拜尔精液的输送管道中添加吸附剂或拜尔精液通过装填吸附剂的吸附塔的方式中的一种。

10、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，步骤3)中的负载锂的复合锂吸附剂与拜尔精液为固液分离，采用离心、沉降、过滤中的一种或几种混合进行富锂吸附剂与拜尔精液的分离。

11、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，，其特征在于，步骤4)采用纯水洗涤，洗涤次数为3-8次，固液比例为20-0.2。

12、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，步骤4)酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸溶液中的一种或几种混合，其中酸液中的氢离子浓度为0.1-2.5mol/l。

13、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，所述的拜尔法生产氧化铝的精液，为含有锂离子的强碱性溶液，其中锂离子的浓度为1-100mg/l。

14、根据上述的一种从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法及系统，其特征在于，所述的复合吸附为有机无机混合的吸附剂，其中有机部分与无机部分的质量比例为0.1-10。

15、本发明的有益技术效果：

16、1、本发明从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法和系统，以复合吸附剂为核心材料，锂的吸附过程工艺只需加入氧化铝的生产中，无需升温和降温等操作，不需要改变氧化铝生产参数，对后续生产条件无影响，设备过程简单有效。

17、2、本发明从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法和系统，采用有机无机复合的锂吸附剂，有机部分以偶氮萘酚基团和冠醚基团为有效锂吸附基团，无机为含有钛基的吸附剂，两种复合具有较高的吸附效率。负载锂的吸附剂，采用纯水洗涤即可去除大部分的杂质，如钠离子、铝离子等。吸附后原液中的锂的浓度可低于5mg/l，锂离子收率较高。

18、3、本发明从拜尔法生产氧化铝的精液中提取锂的方法和系统，采用复合吸附剂为核心材料，经过纯水洗涤后的负载锂的吸附剂，再通过弱酸洗脱后，不仅可获得高纯度的锂盐(锂离子的纯度不低于99.5％)，并且解吸附后的吸附剂可直接回用，

19、与现有技术相比，本发明涉及的拜尔法生产氧化铝的精液中锂提取方法和系统，无需改变氧化铝生产的温度等关键参数，过程简单，锂回收率高，并且纯化过程简单，易于控制。