一種從粉煤灰中提鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及從含鋰固體廢棄物粉煤灰中提鋰的方法，尤其涉及一種從粉煤灰中提 鋰制備碳酸鋰的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰是一種重要的金屬元素，廣泛應(yīng)用于能源、冶金、玻璃、陶瓷、橡膠以及潤(rùn)滑脂 中。當(dāng)前鋰的來(lái)源主要有兩種：一種是鹽湖鹵水中的鋰離子通過(guò)萃取法、吸附法、鹽析法或 者共沉淀法進(jìn)行提取后獲得的鋰鹽化合物；另一種是從含鋰礦石如鋰云母或者鋰輝石中通 過(guò)焙燒或者酸法生產(chǎn)得到鋰鹽化合物。隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，尤其是鋰電池的快速發(fā)展， 鋰的需求量持續(xù)迅猛增加，導(dǎo)致鋰鹽出現(xiàn)需求緊張的局面。
[0003] 伴隨著我國(guó)煤電行業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的產(chǎn)量逐年快速增加，因此粉煤灰的利用也 成為了一個(gè)亟待解決的環(huán)保資源綜合利用課題。近年來(lái)，隨著對(duì)粉煤灰尤其是高鋁粉煤灰 研究的逐漸深入，研究發(fā)現(xiàn)在內(nèi)蒙及山西等地的煤炭以及粉煤灰中含有較高含量的鋰元 素，部分煤灰中Li2〇的含量高達(dá)8082g/噸，即0.802%，已經(jīng)達(dá)到偉晶巖獨(dú)立鋰礦的工業(yè)品 位，即0.8 % (DZ/T/0203-2002)，具有較高的提取價(jià)值。
[0004] 當(dāng)前針對(duì)粉煤灰提鋰的主要方法包括直接碳化法、酸法和焙燒法。CN 104477948 公開(kāi)了"一種從粉煤灰中提取碳酸鋰的方法"，是將粉煤灰同碳酸鈉溶液混合為漿料，之后 采用二氧化碳直接碳酸化得到碳酸氫鋰混合溶液，之后與熱融渣相的溶液混合后進(jìn)行結(jié)晶 處理，得到碳酸鋰晶體，該工藝簡(jiǎn)單，三廢易處理，原料消耗少等優(yōu)點(diǎn)，但該工藝鋰的提取率 較低，反應(yīng)速率慢，需要二氧化碳?xì)怏w參與反應(yīng)，增加了相應(yīng)的成本。CN 103101935公開(kāi)了 "從粉煤灰制取碳酸鋰的方法"，是將粉煤灰酸法提鋁過(guò)程中的氯化鋁結(jié)晶母液通過(guò)凈化除 雜、鋁鋰沉淀、煅燒、浸出、碳酸化沉淀等工藝制備得到碳酸鋰沉淀，該工藝提高了酸法粉煤 灰提取氧化鋁工藝過(guò)程產(chǎn)品附加值，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但是處理工藝流程較長(zhǎng)，成本較高， 需要配套酸法提取氧化鋁工藝生產(chǎn)線，提鋰方式較為局限。CN 102923742和CN 102923743 分別公開(kāi)了一種堿法焙燒和酸法焙燒提取鋰的方法，該工藝可實(shí)現(xiàn)鋰較高的提取率，在提 取鋰的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鋁的回收利用，提高產(chǎn)品附加值。但是該工藝采用的原料為粉煤灰經(jīng)過(guò) 脫硅過(guò)程得到的脫硅粉煤灰，未能充分利用鋰資源，且焙燒過(guò)程能耗較高，焙燒后處理工序 較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種從粉煤灰中提鋰的方法，該方 法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、條件溫和、設(shè)備要求低、能耗少且原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，能有效實(shí)現(xiàn)粉 煤灰中鋰的回收利用，鋰元素提取率大于60%，同時(shí)又保證了工藝中產(chǎn)生的粉煤灰殘?jiān)?吸附余液的后續(xù)有效利用，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工藝流程的廢物零排放，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種從粉煤灰中提鋰的方法，所述方法包括以下步驟：
[0008] (1)堿溶反應(yīng):將粉煤灰和堿液混合，進(jìn)行堿溶反應(yīng)，得到混合漿料；
[0009] (2)過(guò)濾和洗滌:將步驟(1)的混合漿料進(jìn)行過(guò)濾，得到濾渣和濾液，洗滌濾渣并過(guò) 濾得到洗液和粉煤灰殘?jiān)?，將濾液和洗液混合，得到混合液；
[0010] (3)吸附：用吸附劑與步驟(2)的混合液進(jìn)行鋰離子吸附；
[0011] (4)解吸：用解吸劑與步驟(3)中進(jìn)行完鋰離子吸附后的吸附劑進(jìn)行解吸，得到解 吸液；
[0012] (5)濃縮:對(duì)步驟(4)的解吸液進(jìn)行濃縮，得到濃縮液；
[0013] (6)沉淀：向步驟(5)的濃縮液中加入沉淀劑，進(jìn)行沉淀反應(yīng)，得到碳酸鋰。
[0014] 本發(fā)明采用一步堿溶、過(guò)濾和洗滌、吸附、解吸、濃縮和碳酸化沉淀的工藝，有效實(shí) 現(xiàn)了粉煤灰中鋰的回收利用，鋰元素提取率高，大于60%，同時(shí)又保證了該工藝過(guò)程中產(chǎn)生 的粉煤灰殘?jiān)臀接嘁旱暮罄m(xù)有效回收利用，整個(gè)工藝過(guò)程條件溫和，操作簡(jiǎn)單，原材料 成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0015] 優(yōu)選地，步驟(1)中粉煤灰先經(jīng)過(guò)球磨和磁選的預(yù)處理。
[0016] 優(yōu)選地，步驟（1)中堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-40 %，例如可為5 %、8 %、10 %、12 %、 15%、18%、20%、25%、27%、30%、33%、35%、38% 或 40% 等。
[0017] 優(yōu)選地，步驟(1)中堿液選自氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液。
[0018] 優(yōu)選地，步驟（1)中堿液和粉煤灰按液固比（1-8): 1進(jìn)行混合，液固比例如可為1: 1、2:1、3:1、4:1、5:1、5.5:1、6:1、7:1或8:1等。
[0019] 優(yōu)選地，步驟（1)中堿溶反應(yīng)的溫度為50-150 °C，例如可為50 °C、60 °C、65 °C、70 °C、 75。(：、80。(：、90。(：、95。(：、100。(：、110。(：、115。(：、120。(：、130。(：、135。(：、140。(：或150。(：等。
[0020] 優(yōu)選地，步驟（1)中堿溶反應(yīng)的時(shí)間為20-300min，例如可為20min、40min、50min、 80min、lOOmin、120min、140min、150min、170min、200min、230min、250min、270mir^300min 等。
[0021 ]優(yōu)選地，步驟(1)中堿溶反應(yīng)過(guò)程中伴有攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選為50-600r/min，例如 可為 50r/min、100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、 450r/min、500r/min、550r/min或600r/min等。
[0022] 優(yōu)選地，步驟(2)洗滌濾渣過(guò)程中液固體積比為(0.5-10): 1，例如可為0.5:1、0.8: 1、1:1、2:1、5:1、6:1、8:1或10:1等。
[0023] 優(yōu)選地，步驟(3)中的吸附劑鋰離子吸附劑，優(yōu)選為錳系離子篩、鈦系離子篩、鈮系 離子篩、鋯系離子篩、鋁鹽吸附劑或鋰離子交換樹脂中的任意一種或至少兩種的組合，所述 組合典型但非限制性實(shí)例有:錳系離子篩與鈦系離子篩的組合，錳系離子篩與鈮系離子篩 的組合，鈦系離子篩與鈮系離子篩的組合，鈮系離子篩與鋯系離子篩的組合，鋯系離子篩與 鋁鹽吸附劑，錳系離子篩、鈦系離子篩與鈮系離子篩的組合等，需要指出的是，本發(fā)明所述 吸附劑并不限于上述所列吸附劑，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要選用常用的其他系列的鋰分 子篩，作為具體例可以舉出但不限于鋰錳系鋰離子篩和鋰鈦系鋰離子篩等。
[0024] 優(yōu)選地，步驟(3)中吸附的溫度為10-80°C，例如可為10°C、20°C、25°C、30°C、40°C、 45。(：、50。(：、60。(：、65。(：、70。(：或80。(：等。
[0025] 優(yōu)選地，步驟（3)中吸附的時(shí)間為1~30h，例如可為lh、3h、5h、6h、8h、10h、12h、 15h、18h、20h、23h、26h 或 30h 等。
[0026] 優(yōu)選地，步驟(3)中吸附時(shí)混合液以5-200L/min的流速經(jīng)過(guò)載有吸附劑的吸附柱， 所述流速例如可為5L/min、15L/min、25L/min、30L/min、40L/min、50L/min、70L/min、80L/ min、100L/min、120L/min、140L/min、150L/min、170L/min、185L/min或200L/min等。
[0027] 優(yōu)選地，步驟(4)中解吸劑為水、稀鹽酸或稀硫酸中的任意一種或至少兩種的混合 物，所述稀鹽酸和稀硫酸的濃度均獨(dú)立地為0.05111〇1/1^-3111〇1/1^，例如可為0.05111〇1/1^、 0·lmol/L、0·3mol/L、0·5mol/L、lmol/L、1·2mol/L、1·5mol/L、1·8mol/L、2mol/L、2·5mol/L 或2.8mol/L等。所述解吸劑的混合物典型但非限制性實(shí)例有:水和稀鹽酸的混合物，水和稀 硫酸的混合物，水、稀鹽酸和稀硫酸的混合物等。
[0028] 優(yōu)選地，步驟(4)中解吸的溫度為10-90 °C，例如可為10 °C、20 °C、30 °C、40 °C、50 °C、 55。(：、60。(：、70。(：、75。(：、80。(：或90。(：等。
[0029] 優(yōu)選地，步驟（4)中解吸的時(shí)間為1 -30h，優(yōu)選為1 h、2h、4h、6h、9h、1 Oh、13h、15h、 17h、21h、25h、28hS30h#。
[0030] 優(yōu)選地，步驟(4)中解吸時(shí)解吸劑以5-150L/min的流速經(jīng)過(guò)載有已進(jìn)行完鋰離子 吸附的吸附劑的解吸柱，所述流速例如可為5L/min、15L/min、25L/min、35L/min、50L/min、 60L/min、75L/min、90L/min、100L/min、110L/min、125L/min、135L/min或150L/min等。
[0031] 優(yōu)選地，步驟(5)中濃縮液的濃度在15-50g/L。
[0032] 優(yōu)選地，步驟(6)中沉淀劑為碳酸鈉和/或碳酸鉀，所述"碳酸鈉和/或碳酸鉀"意 指:可以是碳酸鈉，或者是碳酸鉀，又或者是碳酸鈉和碳