[发明专利]从氧化铝工厂铝酸钠溶液中提取碳酸锂的方法

说明书

本发明涉及一种从氧化铝工厂铝酸钠溶液中提取碳酸锂的方法，将氧化铝工厂精液中溶解的锂提取并制备碳酸锂产品，完全不与现在的碳酸锂行业争夺资源，并实现锂的高效率、低污染、低成本提取，为全国各地使用高锂铝土矿的氧化铝工厂提出一条切实可行的资源综合利用及提高经济效益的技术路线。本发明提出的碳酸锂生产方法，与现有的以锂辉石和盐湖卤水为原料的提取方法存在本质的不同，锂的来源为拜耳法或烧结法生产氧化铝过程中铝矿石中锂在溶出反应中进入铝酸钠溶液，相当于氧化铝生产的副产品。

技术领域

本发明涉及一种从拜耳法或烧结法生产氧化铝精液中提取高附加值锂盐的方法，属无机化工技术领域。

背景技术

碳酸锂，一种无机化合物，化学式为Li₂CO₃，为无色单斜晶系结晶体或白色粉末。密度2.11g/cm³，熔点618℃，溶于稀酸，微溶于水，在冷水中溶解度较热水下大，不溶于醇及丙酮。广泛应用于电池、陶瓷玻璃、润滑剂、制药等行业。

碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂制品的基础材料，因而成为了锂行业中用量最大的锂产品，其他锂产品其本上都是碳酸锂的下游产品。碳酸锂的生产工艺根据原料来源的不同可以分为盐湖卤水提取和矿石提取。目前，国外主要采用盐湖卤水提取工艺生产碳酸锂，我国则主要采用固体矿石提取工艺。虽然我国也在积极开采盐湖锂资源，但由于技术、资源等因素的限制，开发速度相对缓慢。

矿石提取锂工艺：矿石提取锂主要是采用锂辉石、锂云母等固体锂矿石生产碳酸锂和其他锂产品。从矿石中提取锂资源的历史悠久，技术也较成熟，主要生产工艺有石灰烧结法和硫酸法，其中硫酸法是目前使用的主要方法，工艺流程图如图1。

盐湖卤水提取锂工艺：盐湖卤水提取锂工艺是指从含锂的盐湖卤水中提取碳酸锂和其他锂盐产品。目前世界上采用的盐湖卤水提取技术主要有沉淀法(碳酸盐沉淀法、铝酸盐沉淀法、硼镁和硼锂共沉淀法)、煅烧浸取法、碳化法、溶剂萃取法、离子交换法等，其中溶剂萃取法和离子交换法还没有实现大规模工业化应用。典型的沉淀法、煅烧浸取法、离子交换法工艺流程图见图2、图3、图4。

近年来随着中国新能源技术快速发展和普及，锂离子电池生产规模增长迅速，导致碳酸锂市场较长时期处于一个供不应求局面，除了需求拉动因素，国内优质锂辉石矿匮乏，中国盐湖高镁卤水镁锂分离困难，国外锂业巨头产能增加有限导致供给不足。

根据中铝河南分公司李春潮等人研究结果(李春潮、黄健，“锂在氧化铝生产中过程中的存在行为”《轻金属》2005年第6期，P17-19)，进入铝酸钠溶液中的锂在随后的种分或碳分中全部随氢氧化铝析出进入氢氧化铝晶体当中，母液中基本无残留，因此也不能累计。新的工艺将铝酸钠精液中少量的锂在种分前通过沉淀剂从铝酸钠溶液中分离，并进一步提纯为合格的碳酸锂产品，为我国乃至世界上拓展提锂原料，尤其是提升氧化铝行业的经济效益意义重大。

我国中部地区铝土矿普遍锂含量偏高，以河南省新安县郁山矿区为例，平均含氧化锂约0.085％，锂分散赋存于铝土矿、高岭石、伊利石等矿物中(姬青海、姬果等，“新安县郁山铝土矿地质特征及伴生元素的研究”《矿产保护与利用》2014年第3期，P10-14)，锂在拜耳法溶出过程中约80％进入溶液，20％随赤泥排走，进入铝酸钠溶液中的锂最终进入成品氧化铝中，表1是对我国中部地区几个主要氧化铝企业氧化铝产品中氧化锂含量的测定，数据来源郑州轻金属研究院检测中心。

表1 我国中部地区部分氧化铝厂成品氧化铝中锂含量