一种硝酸铝溶液中微量锂的分离回收方法

技术领域

本发明属于化学冶金、锂回收技术领域，具体涉及一种硝酸铝溶液中微量锂的分离回收方法。

背景技术

锂作为最轻、密度最小的金属，具备独特的物理、化学性质，被誉为“工业味精”，在各个传统工业领域都有它的身影。随着新能源产业的发展，锂电池需求量巨大，锂也被称为21世纪的“能源金属”。锂资源广泛应用于玻璃与陶瓷制造、合金与原铝生产、锂电池生产、药物及光学材料等行业。除此之外，在军工及核工业方面也有应用。锂作为战略性新兴产业发展的重要支撑矿物，被各国视为新的经济增长点，它也是中国七大战略性新兴产业所必需的矿产资源之一。

当前针对溶液中微量锂元素的回收提取方法参考盐湖提锂的方法，主要有碳酸盐沉淀法、溶剂萃取法、吸附法，碳酸盐沉淀法由于浓缩后的卤水中含有过饱和的氯化镁，需用大量的纯碱将卤水中的镁消耗掉，这使生产成本大为提高。溶剂萃取法虽然冠醚对锂离子有较好的选择络合性，但目前技术仅限于实验阶段，未得到推广，而吸附法常用的有机系吸附剂为人工树脂，其不足之处是此类吸附剂对锂离子的选择性较差，分离不彻底，且生产成本高，这三种方法皆存在一定的局限性，为此本发明针对硝酸铝溶液中所含微量锂溶液开发了一种硝酸铝溶液中微量锂的回收方法。

发明内容

为了解决现有技术中对锂离子的选择性较差，分离不彻底，锂回收率低的问题，本发明公开一种硝酸铝溶液中微量锂的分离回收方法。该方法针对含微量锂的硝酸铝溶液(即多价离子液)，利用后续雾化煅烧工序产生的高温NO

本发明的方法对产生的热能进行梯次利用，有效回收分离溶液中微量的锂，同时循环利用了工序中的硝酸，降低了工艺生产成本，提高工序中锂的回收率，实现资源利用最大化，整体工序简单，易于实现工业化生产。

本发明的目的是提供一种硝酸铝溶液中微量锂的分离回收的方法，包括以下步骤：

S1：将锂矿硝酸浸出得到的硝酸浸出液，利用纳滤膜进行分离，得到以LiNO

S2：将S1所得的一价离子液经过净化除杂以后，用于制备电池级碳酸锂；将S1所得的多价离子液利用雾化煅烧产生的氮氧化物气体进行预热蒸发，之后进行蒸发浓缩，得到含Al(NO)

S3：将S2所得含Al(NO)

S4：将S3所得粉状Al

优选地，S1中，纳滤膜为多级纳滤，级数为2-7级，纳滤压力为2.0-8.0MPa。

优选地，S1中，纳滤膜分离后的多价离子液中锂离子含量在0.01-3g/L、铝离子浓度在3-15g/L。可以理解的是，其此外还含有少量的钙、镁、铁等杂质。

优选地，S2中，所述蒸发浓缩的温度为70-110℃，蒸发浓缩后铝离子浓度为40-70g/L。该优选方案下，更利于提升锂的回收率，提升铝的分离率。

优选地，S3中，所述雾化煅烧的温度为400-700℃，含Al(NO)

优选地，S4中，所述水溶解的液固质量比为2-4:1，水溶解的温度为30-90℃，水溶解时间为0.5-3h。

更优选地，水溶解的温度为60-90℃。该优选方案下，更利于提升锂的回收率，提升铝的分离率。

更优选地，水溶解的液固质量比为3-4:1。该优选方案下，更利于提升锂的回收率，提升铝的分离率。

优选地，S3中还包括：将最终所得含水蒸汽的氮氧化物气体进行水汽分离，得到氮氧化物和水蒸汽，氮氧化物通过水吸收制备硝酸并循环使用于S1的硝酸浸出过程。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明利用硝酸盐高温下易分解且不同硝酸盐分解温度存在差异的特性，通过高温雾化煅烧在实现硝酸回收利用的同时，将硝酸铝等杂质变成不溶于水的氧化物，而硝酸锂由于分解温度较高则以硝酸盐的形式存在，将煅烧后的混合物利用水溶解，过滤，即可将氧化铝与溶液中微量锂的物理分离，再将滤液净化除杂后用于制备电池级碳酸锂以实现锂的高效回收，同时提升铝分离率。而且，本发明引入热能梯次利用，将高温氮氧化物气体对硝酸铝溶液进行预热蒸发，减少后续蒸发浓缩工段的蒸发量，降低了能源消耗，提高了能源利用效率。本发明相对于现有的碳酸盐沉淀法、溶剂萃取法、吸附法等方法，具有成本低廉，工艺流程简单，无需额外使用化学药剂等特点。

本发明首次提出一种关于硝酸铝溶液中微量锂的分离回收方法，通过后续雾化煅烧工艺产生的高温氮氧化物气体对硝多价离子液预热蒸发，提高多价离子液的浓度，以此实现热量梯次利用，后续对预热蒸发后液体进一步蒸发浓缩，得到含有Al(NO)

本发明优选地，后续对最终的高温氮氧化物气体进行水汽分离后，将所得氮氧化物回收利用制备硝酸，用于前端锂矿浸出工序，以此实现硝酸循环利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的硝酸铝溶液中微量锂分离回收的工艺流程图。

具体实施方式

本发明针对以硝酸铝为主的多价离子液体中金属锂的分离回收，本发明提供的方法直接将膜分离后多价离子溶液进行预热、蒸发浓缩、雾化煅烧及水溶解，不需要使用其它辅料就实现了对多价液中铝、锂金属离子进行有效分离及硝酸回收利用，并且利用高温氮氧化物气体对多价离子液进行初步预热蒸发、蒸发浓缩实现热量梯次利用，提高能源利用效率，减少金属锂的损耗，有效提高了锂的总回收率，工艺流程短，方法简单适用，生产成本低，具有较好的经济价值，工艺绿色环保。

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例用的经多级纳滤后高价离子液部分成分分析结果见表1。

表1多级纳滤后高价离子液部分成分分析结果

实施例1

如图1所示，为本发明的硝酸铝溶液中微量锂分离回收的工艺流程图，其详细步骤如下：

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法，具体包括以下步骤：

S1：将锂矿硝酸浸出得到的硝酸浸出液，利用纳滤膜进行分离，得到以LiNO

S2：将S1所得的一价离子液经过净化除杂以后，用于制备电池级碳酸锂；将S1所得的多价离子液利用雾化煅烧产生的高温氮氧化物气体进行预热蒸发，之后进行蒸发浓缩，得到含Al(NO)

S3：将S2所得含Al(NO)

S4：将S3所得粉状Al

以质量计，本实施例的锂的收率为97.2％，铝的分离率为95.4％。

实施例2

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例1所述的方法进行实施，不同的是：

S3中，雾化煅烧温度为600℃。

S4中，水与Al

本实施例的锂的收率为97.4％，铝的分离率为96.6％。

实施例3

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例1所述的方法进行实施，不同的是：

S3中，雾化煅烧温度为700℃。

S4中，水与粗制Al

本实施例的锂的收率为97.7％，铝的分离率为94.1％。

实施例4

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例3所述的方法进行实施，不同的是：S4中，水与粗制Al

本实施例的锂的收率为95.3％，铝的分离率为93.2％。

实施例5

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例3所述的方法进行实施，不同的是：S4中，水与粗制Al

本实施例的锂的收率为81.2％，铝的分离率为93.0％。

实施例6

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例3所述的方法进行实施，不同的是：S4中，水与粗制Al

本实施例的锂的收率为84.1％，铝的分离率为90.2％。

对比例1

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例3所述的方法进行实施，不同的是：S3中，雾化煅烧温度为300℃。

本实施例的锂的收率为90.3％，铝的分离率为40.2％。

对比例2

一种硝酸锂溶液中微量锂的分离回收方法按实施例3所述的方法进行实施，不同的是：S3中，雾化煅烧温度为900℃。

本实施例的锂的收率为70.8％，铝的分离率为96.2％。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。