[发明专利]回收锂的方法

说明书

本发明公开了一种从冶炼炉渣中回收锂的方法，所述方法包括以下步骤：焙烧锂辉石以将所述锂辉石从α变体转变成β变体；使用化学计量过量的酸，使所述β变体与硫酸反应；用水对反应产物进行重新制浆，形成酸性浆液；通过添加至少一种中和剂，将所述酸性浆液中和至pH介于5和7之间；将中和的浆液过滤，从而获得含锂溶液和残留物；所述方法的特征在于，在重新制浆步骤和中和酸性浆液步骤中的一者或两者中，加入含锂冶炼炉渣作为中和剂。所述含锂冶炼炉渣用于替代至少部分典型的中和剂。所述炉渣中的锂被释放，并加入到从所述锂辉石放出的锂中。

本发明涉及一种从含锂炉渣中回收锂的改进方法。

当使用火法冶炼熔炼工艺使锂离子电池或其衍生产物再循环时，可获得这种炉渣。在高温下将包含硅、钙、铝、镁、铁和锰的氧化物中的一种或多种的造渣熔剂与电池熔化在一起。选择氧势，以致形成钴-镍-铜金属相和炉渣。更容易氧化的元素(次于锂)进入炉渣。电池中的有机级分被有效地热解，并且残余挥发物被捕获在废气净化系统中。

已经研究了从这种炉渣中回收锂，但该回收仍然是复杂且昂贵的。根据已知的方法，在酸性条件下浸滤炉渣。于是获得含有大部分锂的浸出液。然而，炉渣中的铝是部分可溶的，从而造成一些问题，诸如铝酸锂的沉淀和倾向于吸附锂的氢氧化铝薄片的形成。这些现象可降低锂的回收率。

尽管存在这些技术障碍，但是由锂离子电池的火法冶炼处理产生的炉渣依然是优质的锂源。

CN105907983(A)提出了一种从这种炉渣中提取锂的方法。将炉渣溶解在稀释条件下的硫酸中，以防止在溶液被中和至约6的pH时出现铝酸锂沉淀。在对浸出液进行进一步处理前，需要通过蒸发水分来浓缩浸出液。这种方法虽然在技术上可行，但是不经济，因为稀释的操作条件需要昂贵的后续蒸发步骤。而且，后续中和及纯化所需的试剂量相当大，导致产生不能增值的石膏。

WO2011141297(A1)将从锂离子电池的火法冶炼处理中产生的含锂炉渣用作混凝土中的添加剂。这种方法利用锂的有益特性来减少混凝土中碱金属的反应。它提供了炉渣本身的有意义的利用，但没有回收锂。这降低了炉渣的经济价值。

由此看来，从含铝和锂的炉渣中分离锂是成问题的，因为铝和锂两者在酸处理期间被浸出，并且倾向于共沉淀。

另一种被广泛利用的锂源是锂辉石。锂辉石是一种由锂铝硅酸盐LiAl(SiO₃)₂组成的辉石矿物。每年有约80.000吨的碳酸锂当量产自这一来源。锂辉石的加工流程通常由数个单元操作组成，包括以下步骤：

-焙烧锂辉石以将所述锂辉石从α变体转变成β变体；

-使用化学计量过量的酸，使β变体与硫酸反应；

-用水对反应产物进行重新制浆，形成酸性浆液；

-通过添加至少一种中和剂，将酸性浆液中和至pH介于5和7之间；

-将中和的浆液过滤，从而获得含锂溶液和残留物；

-锂的纯化和沉淀，通常是作为氢氧化物或碳酸盐。

在开采、浓缩并粉碎锂辉石矿石后，对细分的材料进行第一高温处理步骤，在该步骤期间，α锂辉石被转变成β锂辉石。相变之后，将该材料与硫酸混合，并对其进行焙烧步骤，所述焙烧步骤的目的是将锂从矿物中释放出来。该步骤是在250-300℃下使用相对于锂过量的酸来进行的。

随后，将焙烧过的材料与水混合，此时Li₂SO₄与游离硫酸一起溶解。很明显，在此步骤中没有铝被浸出。这被认为是由于在锂辉石的α至β转变期间形成了稳定的铝硅酸盐骨架。接下来，添加常规中和剂诸如CaCO₃、CaO或Ca(OH)₂，以中和游离的酸并使多种杂质沉淀。