[发明专利]一种粉煤灰碱浸过程浸出液镓锂离子富集的方法

说明书

一种粉煤灰碱浸过程浸出液镓锂离子富集的方法，采用多步逆流连续循环碱浸溶出工艺，制备得到镓浓度为10‑150mg/L以及锂浓度为40‑500mg/L的富锂镓浸出液，其主要过程包括：粉煤灰与碱液分别采用逆流方式进行，且分两个阶段反应分别进行。第一个逆流浸出阶段，粉煤灰分批次与后一阶段碱浸反应后的浸出液混合，进行逆流浸出反应，第一级浸出反应得到的富镓锂浸出液，该阶段多步浸出反应所得到的固相浸出灰，分别进过第二个逆流浸出阶段；碱液由后端浸出过程加入，与前端浸出灰进行逆流浸出反应，经过滤洗涤后得到浸出灰，浸出灰可用于铝硅材料制备或氧化铝的深度提取。本发明使用工艺简单，镓锂富集效果好，适用于工业化推广。

技术领域

本发明涉及一种从硅铝质固体废弃物原料中分离富集微量元素的工艺方法，特别是涉及一种粉煤灰碱浸过程浸出液镓锂离子富集的方法。

背景技术

锂是一种重要的金属元素，广泛应用于能源、冶金、玻璃、陶瓷、橡胶以及润滑脂中。当前锂的来源主要有两种：一种是盐湖卤水中的锂离子通过萃取法、吸附法、盐析法或者共沉淀法进行提取后获得的锂盐化合物；另一种是从含锂矿石如锂云母或者锂辉石中通过焙烧或者酸法生产得到锂盐化合物。随着新能源行业的发展，尤其是锂电池的快速发展，锂的需求量持续迅猛增加，导致锂盐出现需求紧张的局面。

伴随着我国煤电行业的发展，粉煤灰的产量逐年快速增加，因此粉煤灰的利用也成为了一个亟待解决的环保资源综合利用课题。近年来，随着对粉煤灰尤其是高铝粉煤灰研究的逐渐深入，研究发现在内蒙及山西等地的煤炭以及粉煤灰中含有较高含量的锂元素，部分煤灰中Li₂O的含量高达8082g/吨，即0.802％，已经达到伟晶岩独立锂矿的工业品位，即0.8％(DZ/T/0203-2002)，具有较高的提取价值。

当前针对粉煤灰提锂的主要方法包括直接碳化法、酸法和焙烧法。CN 104477948公开了“一种从粉煤灰中提取碳酸锂的方法”，是将粉煤灰同碳酸钠溶液混合为浆料，之后采用二氧化碳直接碳酸化得到碳酸氢锂混合溶液，之后与热融渣相的溶液混合后进行结晶处理，得到碳酸锂晶体，该工艺锂离子浸出浓度低，需要进行大量的浓缩蒸发以提高锂离子浓度，其锂提取率低，能耗高，成本较高。CN 103101935公开了“从粉煤灰制取碳酸锂的方法”，是将粉煤灰酸法提铝过程中的氯化铝结晶母液通过净化除杂、铝锂沉淀、煅烧、浸出、碳酸化沉淀等工艺制备得到碳酸锂沉淀，该工艺提高了酸法粉煤灰提取氧化铝工艺过程产品附加值，提高了经济效益，但是采用的高浓度的含锂溶液为多次循环后的氯化铝结晶母液，其循环次数高，母液杂质浓度高，酸法提铝工艺较复杂设备要求高。CN 102923742和CN102923743分别公开了一种碱法焙烧和酸法焙烧提取锂的方法，该工艺可实现锂较高的提取率，在提取锂的同时实现了铝的回收利用，提高产品附加值。但是该工艺采用烧结法进行粉煤灰的溶出反应，溶出过程未进行锂的富集考察，工艺过程能耗高，成本高，除杂困难。

总之，上述的方法仅从浸出液浓缩角度实现锂离子的富集，当前未有控制前端反应实现锂镓离子直接富集的相关研究报道，而制约粉煤灰提镓和提锂经济性的重要因素为浸出液镓和锂离子浓度低，提取困难，提取率低。因此，如何找到一种工艺简单、成本低廉、不影响后续粉煤灰应用的镓锂富集方法是亟需解决的问题。

发明内容

针对上述镓锂溶出液浓度低，富集浓缩成本高等问题。本发明针对碱法高铝粉煤灰浸出过程的特点，克服现有技术的不足，提供一种粉煤灰碱浸过程浸出液镓锂离子富集的方法，该方法采用两段逆流浸出工艺，既可以实现镓锂组分的有效富集，又不影响后续粉煤灰的综合利用，操作条件温和，操作简单，提高了镓锂的提取效率，减少了能源的消耗，降低了反应过程的成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明技术解决方案：一种粉煤灰碱浸过程浸出液镓锂离子富集的方法，其特点在于包括以下步骤：