CN113003589B - 从p507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及萃取装置 - Google Patents
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Abstract
从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及装置，有色金属湿化冶金技术领域，特别是涉及一种锂离子萃取提纯和浓缩晶析技术。包括调杂、萃取、纯化、反萃取、碱化、结晶、分离、烘干等步骤，所述调杂：先将P507萃余液用氢氧化锂或碱调节PH值到8.5‑10.5,过滤，留滤液备用；所述碱化：取锂溶液升温至85‑95℃，加入氢氧化锂或碱调节PH值至9.0‑13.0，保温85‑95℃静置2‑8小时后过滤，滤液备用;所述结晶：碱化后滤液通入压缩空气，压缩空气压力0.2‑0.8MPa，压缩空气气流量8‑30m3/h，同时进行蒸发浓缩，当浓缩液中有微细结晶，放料冷却。经萃取后的萃余液中锂含量小于1mg/L，降低了废水处理难度；经过调杂、萃取、纯化、反萃取等过程，锂溶液得到深度的净化；经过碱化、结晶、分离、烘干后所得到的碳酸锂收率99%以上，产品纯度完全符合电池级要求。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶金技术领域，特别是涉及一种锂离子萃取提纯和浓缩晶析技术。
背景技术
锂离子电池正极物料在湿法回收处理时,使用P507萃取剂进行萃取时，萃余液中含有1g/L以上的锂。萃余液中锂的回收，一般是采用磷酸三钠或是碳酸盐进行沉淀制备磷酸锂或碳酸锂。此方法制备的磷酸锂或碳酸锂的综合收率一般在70-90%。制备的锂产品纯度低,达不到电池级锂盐的标准。沉淀后液中锂离子浓度仍有200mg/L左右,后续还需要继续处理，增加回收难度和环保处理难度。因此，有必要研究一种对于提高P507萃余液中锂回收的收率和回收产品品质的方法及设备，以满足高品质碳酸锂制备和环保处理的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，公开一种能有效地提高锂的回收率，回收制备的碳酸锂能达到电池级要求，回收处理后的萃余液锂含量低于1mg/L，能显著减轻环保处理难度的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及萃取装置。
本发明的技术解决方案之一是：从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：调杂、萃取、纯化、反萃取、碱化、结晶、分离、烘干，其特殊之处在于：
所述调杂：先将P507萃余液用氢氧化锂或碱调节PH值到8.5-10.5,优选9-10，9.5，过滤，留滤液备用;
所述萃取：用皂化后的P507与调杂步骤过滤后的液体进行混合，混合后静置分相，P507有机相留用，水相检测锂离子浓度，小于1mg/L即可送入废水处理;
所述纯化：取萃取步骤有机相用0.1-0.25mol/L，优选0.2mol/L的硫酸锂溶液进行纯化洗涤，洗涤后静置分相，P507有机相留用，水相并入萃取步骤;
所述反萃取：取纯化洗涤后的P507有机相采用稀硫酸进行反萃取，两相分离后得到空白有机和硫酸锂溶液;
所述碱化：取反萃取步骤所得锂溶液升温至85-95℃，优选90℃，加入氢氧化锂或碱调节PH值至9.0-13.0，优选10.0-12.0，10.5-11.0，保温85-95℃优选90℃，静置2-8小时优选3-7小时，4-6小时，3-5小时，4小时后过滤，滤液备用;
所述结晶：碱化后滤液通入压缩空气，压缩空气压力0.2-0.8MPa，优选0.3-0.7MPa，0.4-0.6MPa，0.5MPa，压缩空气气流量8-30m3/h，优选 10-25m3/h，13-22m3/h，15-20m3/h，16-18m3/h，同时进行蒸发浓缩，当浓缩液中有微细晶粒，放料冷却。
进一步地，所述反萃取：可以取纯化洗涤后的P507有机相采用稀液碱进行反萃取，两相分离后得到空白有机和氢氧化锂溶液;
本发明的技术解决方案之二是：从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的萃取装置，设有搅拌室，搅拌室通过过渡槽相连有澄清室，在搅拌室内设有搅拌机，其特殊之处在于：搅拌室为正方体，澄清室为长方体，澄清室长宽比为4-5:1，搅拌室与澄清室的体积比为1：4.5-5.5，所述搅拌机由主搅拌机和副搅拌机所组成，主搅拌机设有的搅拌叶制成双层十字形，副搅拌机的搅拌体制成筒状搅拌体，筒状搅拌体的筒壁上均匀分布有直径为5-10mm圆形小孔，搅拌叶套设在筒状搅拌体内。
进一步地，所述主搅拌机的转速为1000-2000转/分，优选1200-1800转/分，1300-1600转/分，1400-1500转/分，副搅拌机2的转速为100-200转/分，优选120-180转/分，140-160转/分，150转/分。
进一步地，所述主搅拌机的搅拌叶的直径为搅拌室边长的0.28-0.33，副搅拌的筒状搅拌体直径为搅拌室边长的0.65-0.75。
进一步地，所述筒壁上的圆形小孔每平方厘米设1个。
进一步地，所述澄清室内依次设置有两块条板状稳流栏栅，第一块稳流栏栅的位置距澄清室过渡槽流入口端的距离为澄清室长度的1/4，第二块稳流栏栅为澄清室长度的位置距澄清室过渡槽流入口端的距离为澄清室长度的1/2。
本发明由于采用了以上技术方案，具有以下优点：
（1）由于采取以上萃取法，萃余液中锂离子浓度低至1mg/L，显著降低了废水处理难度。
（2）由于采取萃取法和碱化-空气沉淀法，提高了锂的回收率，锂的回收率达99%以上。
（3）由于采取萃取分离法提高了锂盐溶液的纯度，确保在沉淀生产碳酸锂产品的品质达到电池级要求。
（4）由于采取碱化-空气沉淀法，避免了杂质离子的带入，进一步确保和提高产品纯度，碳酸锂产品完全符合电池级要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明萃取装置实施例的主视剖面结构示意图；
图3为本发明萃取装置实施例的俯视结构示意图；
图4为本发明萃取装置实施例的筒状搅拌体结构示意图。
附图标记说明：1-主搅拌机，2-副搅拌机，3-筒状搅拌体，4-搅拌叶，5-搅拌室、6-过渡槽、7-澄清室、8-稳流栏栅，9-副搅拌机传动轮，10-副搅拌机驱动轮，11-副搅拌机驱动电机，12-主搅拌机驱动电机。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明，下面结合附图1-4用具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施方式1：如图1，从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：调杂、萃取、纯化、反萃取、碱化、结晶、分离、烘干，其特殊之处在于：
所述调杂：先将P507萃余液用氢氧化锂或碱调节PH值到8.5-10.5,过滤，留滤液备用。
上述用氢氧化锂或碱调节PH值，可以调节到9-10, 8.5-9, 9-9.5, 9.5-10。
此步骤能有效沉淀去除镍等杂质阳离子，实验数据如表1。
表1：PH值对沉淀去除镍等杂质阳离子的效果表
所述萃取：在萃取装置中，用皂化后的P507与调杂步骤过滤后的液体进行混合，混合后静置分相，P507有机相留用，水相检测锂离子浓度，小于1mg/L即可送入废水处理。
此步骤能将滤液中的锂萃取至有机相中，降低萃余中锂离子浓度，减轻废水处理难度。
所述纯化：在萃取装置中，取萃取步骤有机相用0.1-0.25mol/L的硫酸锂溶液进行纯化洗涤，洗涤后静置分相，P507有机相留用，水相并入萃取步骤。
上述硫酸锂溶液可以为0.12-0.23mol/L，0.15-0.20mol/L，0.16-0.18mol/L，0.1-0.12mol/L，0.13-0.15mol/L，0.16-0.18mol/L，0.19-0.20mol/L，0.21-0.22mol/L，0.23-0.25mol/L。
此步骤能将有机相中夹带的钠等杂质离子洗涤，提高和纯化有机相中锂离子。实验数据如表2。
表2：硫酸锂溶液浓度对去除杂质离子的效果表：
所述反萃取：在萃取装置中，取纯化洗涤后的P507有机相采用稀硫酸进行反萃取，两相分离后得到空白有机和硫酸锂溶液。
此步骤能将有机相中的锂进行反萃取，以获得溶液状态的锂盐。一方面提高锂离子浓度，另一方面锂与杂质得到进一步分离。
所述碱化：取反萃取步骤所得锂溶液升温至85-95℃，加入氢氧化锂或碱调节PH值至9.0-13.0，保温85-95℃，静置2-8小时后过滤，滤液备用。
上述锂溶液可以升温至85-86℃，87-88℃，89-90℃，91-92℃，93-94℃.
上述加入氢氧化锂或碱可以调节PH值为9.5-10.0，10.5-11.0，11.5-12.0，12.5-13.0。
上述保温温度可以85-86℃，87-88℃，89-90℃，91-92℃，93-94℃。
上述静置时间可以为2-3小时，4-5小时，6-7小时。
此碱化步骤能对锂离子进行碱化，去除锂液中有机和易沉淀杂质。实验数据如表3、表4、表5。
表3：PH值11.0，静置4小时条件下锂液不同反应温度有机含量及去除效果表：
表4：90℃，静置4小时条件下锂液不同PH值条件下有机含量及去除效果表：
表5：90℃，PH值11.0条件下锂液不同静置时间条件下有机含量及去除效果表
所述结晶：碱化后滤液通入压缩空气，压缩空气压力0.2-0.8MPa，压缩空气气流量8-30m3/h，同时进行蒸发浓缩，当浓缩液中有微细晶粒，放料冷却。
上述压缩空气压力可以为0.2-0.3MPa，0.4-0.5MPa，0.6-0.7MPa。
上述压缩空气气流量可以为8-10m3/h，11-13m3/h，14-16m3/h，17-19m3/h，20-22m3/h，23-25m3/h，26-28m3/h，29-30m3/h。
此结晶步骤能对锂离子进行碳化，在压缩空气中二氧化碳作用下锂转化为碳酸锂。实验数据如表6、表7所示：
表6：压缩空气20m3/h流量下不同压力条件下锂完全转化所需时间效果表
| 压缩空气压力 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 |
| 转化时间 | 498分钟 | 352分钟 | 296分钟 | 194分钟 | 145分钟 | 123分钟 | 110分钟 |
表7：压缩空气0.7MPa压力情况下不同流量条件下锂完全转化所需时间效果表
| 压缩空气流量 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| 转化时间 | 408分钟 | 312分钟 | 226分钟 | 123分钟 | 111分钟 | 107分钟 |
在另一实施方案中，所述反萃取：在萃取装置中，可以取纯化洗涤后的P507有机相采用稀碱进行反萃取，两相分离后得到空白有机和氢氧化锂溶液。
以上实施方案中的碱可以为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵的一种或多种。
实施方式1的技术效果为：能使萃余液中锂离子浓度低至1mg/L，显著降低了废水处理难度；提高了锂的回收率，锂的回收率达99%以上；提高了锂盐溶液的纯度，确保在沉淀生产碳酸锂产品的品质达到电池级要求；避免了杂质离子的带入，进一步确保和提高产品纯度，碳酸锂产品完全符合电池级要求。
实施方式2：如图1，从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
a.调杂：先将P507萃余液用氢氧化锂或碱调节PH值到8.5-10.5,优选9-10，9.5，过滤，留滤液备用。能沉淀去除镍等杂质阳离子。
b.萃取：在萃取装置中，用皂化后的P507与上步骤过滤后的液体进行混合，混合后静置分相，P507有机相（负载有机相）留用，水相（萃余液）检测锂离子浓度，小于1mg/L即可送入废水处理。此步骤能将滤液中的锂萃取至有机相中，降低萃余中锂离子浓度，减轻废水处理难度。
c.纯化：在萃取装置中，取上步有机相(负载有机相)用0.1-0.25mol/L，优选0.1-0.25mol/L，0.15-0.20mol/L，硫酸锂溶液进行纯化洗涤，洗涤后静置分相，P507有机相留用，水相并入上步骤。此步骤能将有机相中夹带的钠等杂质离子洗涤，提高和纯化有机相中锂离子。
d.反萃取：在萃取装置中，取纯化洗涤后的P507有机相采用稀硫酸（或稀液碱）进行反萃取，两相分离后得到空白有机和硫酸锂（或氢氧化锂）溶液。此步骤能将有机相中的锂进行反萃取，以获得溶液状态的锂盐。一方面提高锂离子浓度，另一方面锂与杂质得到进一步分离。
e.碱化：取上步骤锂溶液升温至85-95℃，优选90℃，加入氢氧化锂（或碱）调节PH值至9.0-13.0，优选9.5-12.5，10.0-12.0，10.5-11.5，11，保温85-95℃，优选90℃，静置2-8小时，优选3-7小时，4-6小时，5小时后过滤，滤液备用。此步骤能对锂离子进行碱化，去除锂液中有机和易沉淀杂质。
f.结晶：碱化后滤液通入压缩空气，压缩空气压力0.2-0.8MPa，优选0.3-0.7MPa，0.4-0.6MPa，0.5MPa，压缩空气气流量8-30m3/h，优选 10-25m3/h，13-22m3/h，15-20m3/h，16-18m3/h，同时进行蒸发浓缩，当浓缩液中有微细晶粒，放料冷却。
g.分离：浓缩液冷却至常温，离心分离，固体即为碳酸锂，液体返上步继续参与反应;
h.烘干：离心分离的后固体物经常规烘干后即得到电池级碳酸锂。
实施方式2通过采取以上萃取法，萃余液中锂离子浓度低至1mg/L，显著降低了废水处理难度；通过采用萃取法和碱化-空气沉淀法，提高了锂的回收率，锂的回收率达99%以上；通过采用萃取分离法提高了锂盐溶液的纯度，确保在沉淀生产碳酸锂产品的品质达到电池级要求；通过采用碱化-空气沉淀法，避免了杂质离子的带入，进一步确保和提高产品纯度，碳酸锂产品完全符合电池级要求。
实施方式3：如图2-4，从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的萃取装置，设有搅拌室5，搅拌室5通过过渡槽6相连有澄清室7，在搅拌室5内设有搅拌机，其特殊之处在于：搅拌室5为正方体，澄清室7为长方体，澄清室7长宽比为4-5:1，搅拌室5与澄清室7的体积比为1：4.5-5.5，所述搅拌机由主搅拌机1和副搅拌机2所组成，主搅拌机1设有搅拌叶4，搅拌叶4制成双层十字形，副搅拌机2的搅拌体制成筒状搅拌体3，筒状搅拌体3的筒壁上均匀分布有直径为5-10mm圆形小孔，搅拌叶4套设在筒状搅拌体3内。
在另一实施方案中，所述主搅拌机1的转速为1000-2000转/分，也可以为1100-1300转/分，1400-1500转/分，1600-1700转/分，1800-1900转/分。副搅拌机2的转速为100-200转/分，也可以为110-120转/分，130-140转/分，150-160转/分，170-180转/分，190转/分。其作用是：主搅拌高速运转是为了混合充分，两相快速平衡，达到更佳的萃取效果。副搅拌低转速且为筒状，可以将主搅拌高速运转的混合液流体运动速度降下来，打破相连续为后续更利于分相。
在另一实施方案中，所述主搅拌机1的搅拌叶4的最大直径为搅拌室5边长的0.28-0.33，副搅拌的筒状搅拌体3直径为搅拌室5边长的0.65-0.75。其作用是：搅拌浆叶浆叶越大搅拌强度越大，而当搅拌浆叶大于此比例后一方面会增加电机负荷，另一方面搅拌强度太大两相会出现乳化和大量吸入空气，造成后续分相难度增加，吸入空气会在混合液中积聚大量气泡影响萃取效果和分相难芳增加。
在另一实施方案中，所述澄清室7内依次设置有两块条板状稳流栏栅8，第一块稳流栏栅的位置距澄清室7过渡槽6流入口端的距离为澄清室长度的1/4，第二块稳流栏栅为澄清室7长度的位置距澄清室过渡槽6流入口端的距离为澄清室7长度的1/2。其作用是：稳流栏栅的目的是降低混合液的流速，达到加快两相分相的目的。第一块如果过离过渡槽流入口过近会造成激流，可能会有泛液（槽内混合液过早阻挡而被激起波浪泛出槽外）的可能，过长起不到作用并且会影响第二块的效果。第二块稳流栏栅离过渡槽流入口过近时，当流体流经第一块栏栅后流速已降下来，又马上再遇上第二栏栅，在两个栏栅之间再次形成旋涡流，反而影响到两相的分相。如果离得过远，流体在经过第一块栏栅后流速已降下来了，栏栅基本失去其应有作用。
从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的萃取装置的萃取原理是：有机相与含锂水相在主搅拌高速运转下强力混合，锂由水相转移至有机相中。当混合后的两相在离心力作用下快速与副搅拌进行碰撞，在副搅拌的运动下其上面的细孔将混合相打散并降低了流速，达到破坏和搅拌作用确保萃取效果。混合液经过过渡槽进入到澄清室，澄清室主要作用就是两相的分离，设置栏栅的目的就是降低流体流速加快分相。
以上从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的萃取装置的有益效果是：在用萃取剂萃取锂时，因为锂的特性造成萃取剂容量受影响，所以需要快速反应来增加萃取槽产能。此萃取槽是在传统萃取基础之上加大搅拌强度，同时利用副搅拌来破乳化和相连续，加快分相，从而确保了萃取槽产能。
实施例1：一种从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及装置，步骤如下：
a.P507萃余液成份如下：
Li:1.5g/L，Fe:0.0005g/L，Al:0.0003g/L，Zn:0.0001g/L，Ni:0.035g/L，Cu:0.0001g/L，Pb:0.001g/L，Ca:0.0004g/L，Mg:0.001g/L,Na:3.3g/L
b.取萃余液100L，用氢氧化锂调节PH值至9.8，过滤。
c.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤b的滤液和皂化后P507，经过萃取装置后取萃余液分析检测Li为0.00091g/L(0.91mg/L)。
d.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤c的有机相和0.25mol/L的硫酸锂溶液，经过萃取装置后，水相流向步骤c搅拌室。
e.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤d的有机相和2.25mol/L的硫酸溶液，经过萃取装置后，水相为高浓度锂液，有机相为空白有机。获得浓度为20.3g/L锂液7950mL，减去调PH值所用氢氧化锂后萃取收率99.47%。
f.将锂液升温至92℃，用氢氧化锂调节PH值至12.5,保持90℃静置反应2小时后过滤。
g.反应器内加入步骤f滤液，加料完成后通入压缩空气并升温进行蒸发，压缩空气0.65MPa，流量16.3m3/h，当反应器内有微细结晶，停止压缩空气和升温，将反应器内锂液放出冷却。
h.锂液冷却至室温后进行分离和烘干，母液继续返步骤g参与反应。所以锂的综合收率为99.47%。
i.碳酸锂经烘干后分析检测结果如下：
Li2CO3:99.61%，Fe:0.0001%，Al:0.0002%，Zn:0.0001%，Ni:0.0007%，Cu:0.0001%，Pb:0.0001%，Ca:0.0004%，Mg:0.0011%,Na:0.0023%，K:0.0003%，Si:0.0012%，SO4 2-:0.017%，Cl-:0.001%。
实施例2：一种从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及装置，步骤如下：
a.P507萃余液成份如下：
Li:2.35g/L，Fe:0.0002g/L，Al:0.0009g/L，Zn:0.0003g/L，Ni:0.017g/L，Cu:0.0001g/L，Pb:0.001g/L，Ca:0.0005g/L，Mg:0.0012g/L,Na:2.12g/L
b.取萃余液100L，用氢氧化锂调节PH值至10.2，过滤。
c.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤b的滤液和皂化后P507，经过萃取装置后取萃余液分析检测Li为0.00077g/L(0.77mg/L)。
d.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤c的有机相和0.18mol/L的硫酸锂溶液，经过萃取装置后，水相流向步骤c搅拌室。
e.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤d的有机相和2.13mol/L的硫酸溶液，经过萃取装置后，水相为高浓度锂液，有机相为空白有机。获得浓度为19.43g/L锂液12050mL，减去调PH值所用氢氧化锂后萃取收率99.63%。
f.将锂液升温至95℃，用氢氧化锂调节PH值至12.5,保持95℃静置反应2小时后过滤。
g.反应器内加入步骤f滤液，加料完成后通入压缩空气并升温进行蒸发，压缩空气0.70MPa，流量18.2m3/h，当反应器内有微细结晶，停止压缩空气和升温，将反应器内锂液放出冷却。
h.锂液冷却至室温后进行分离和烘干，母液继续返步骤g参与反应。所以锂的综合收率为99.63%。
i.碳酸锂经烘干后分析检测结果如下：
Li2CO3:99.58%，Fe:0.0006%，Al:0.0007%，Zn:0.0005%，Ni:0.0002%，Cu:0.0005%，Pb:0.0005%，Ca:0.0006%，Mg:0.0009%,Na:0.0011%，K:0.0003%，Si:0.0017%，SO4 2-:0.041%，Cl-:0.001%。
实施例3：一种从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及装置，步骤如下：
a.P507萃余液成份如下：
Li:0.93g/L，Fe:0.0005g/L，Al:0.0005g/L，Zn:0.0001g/L，Ni:0.055g/L，Cu:0.0005g/L，Pb:0.003g/L，Ca:0.0005g/L，Mg:0.0007g/L,Na:1.37g/L
b.取萃余液100L，用氢氧化锂调节PH值至9.5，过滤。
c.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤b的滤液和皂化后P507，经过萃取装置后取萃余液分析检测Li为0.00083g/L(0.83mg/L)。
d.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤c的有机相和0.22mol/L的硫酸锂溶液，经过萃取装置后，水相流向步骤c搅拌室。
e.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤d的有机相和2.01mol/L的硫酸溶液，经过萃取装置后，水相为高浓度锂液，有机相为空白有机。获得浓度为19.11g/L锂液4860mL，减去调PH值所用氢氧化锂后萃取收率99.86%。
f.将锂液升温至90℃，用氢氧化锂调节PH值至12.2,保持90℃静置反应2小时后过滤。
g.反应器内加入步骤f滤液，加料完成后通入压缩空气并升温进行蒸发，压缩空气0.55MPa，流量21.2m3/h，当反应器内有微细结晶，停止压缩空气和升温，将反应器内锂液放出冷却。
h.锂液冷却至室温后进行分离和烘干，母液继续返步骤g参与反应。所以锂的综合收率为99.86%。
i.碳酸锂经烘干后分析检测结果如下：
Li2CO3:99.59%，Fe:0.0007%，Al:0.0005%，Zn:0.0003%，Ni:0.0005%，Cu:0.0001%，Pb:0.0006%，Ca:0.0005%，Mg:0.0005%,Na:0.0013%，K:0.0005%，Si:0.0032%，SO4 2-:0.033%，Cl-:0.001%。
实施例4：一种从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法及装置，步骤如下：
a.P507萃余液成份如下：
Li:5.5g/L，Fe:0.001g/L，Al:0.0011g/L，Zn:0.0021g/L，Ni:0.075g/L，Cu:0.0023g/L，Pb:0.001g/L，Ca:0.0016g/L，Mg:0.001g/L,Na:5.3g/L
b.取萃余液100L，用氢氧化锂调节PH值至10.5，过滤。
c.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤b的滤液和皂化后P507，经过萃取装置后取萃余液分析检测Li为0.00033g/L(0.33mg/L)。
d.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤c的有机相和0.19mol/L的硫酸锂溶液，经过萃取装置后，水相流向步骤c搅拌室。
e.向启动后的萃取装置搅拌室加入步骤d的有机相和2.15mol/L的硫酸溶液，经过萃取装置后，水相为高浓度锂液，有机相为空白有机。获得浓度为20.17g/L锂液27350mL，减去调PH值所用氢氧化锂后萃取收率99.66%。
f.将锂液升温至95℃，用氢氧化锂调节PH值至11.9,保持90℃静置反应2小时后过滤。
g.反应器内加入步骤f滤液，加料完成后通入压缩空气并升温进行蒸发，压缩空气0.75MPa，流量18.3m3/h，当反应器内有微细结晶，停止压缩空气和升温，将反应器内锂液放出冷却。
h.锂液冷却至室温后进行分离和烘干，母液继续返步骤g参与反应。所以锂的综合收率为99.66%。
i.碳酸锂经烘干后分析检测结果如下：
Li2CO3:99.53%，Fe:0.0005%，Al:0.0007%，Zn:0.0005%，Ni:0.0005%，Cu:0.0005%，Pb:0.0003%，Ca:0.0009%，Mg:0.0017%,Na:0.0037%，K:0.0001%，Si:0.0019%，SO4 2-:0.023%，Cl-:0.001%。
实施例5：如图2-4，从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的萃取装置，设有搅拌室5，搅拌室5通过过渡槽6相连有澄清室7，在搅拌室5内设有搅拌机，搅拌室5为正方体，澄清室7为长方体，澄清室5长宽比为4-5:1，搅拌室5与澄清室7的体积比为1：4.5-5.5，所述搅拌机由主搅拌机1和副搅拌机2所组成，主搅拌机1设有搅拌叶4，搅拌叶4制成双层十字形，副搅拌机2的搅拌体制成筒状搅拌体3，筒状搅拌体3的筒壁上均匀分布有直径为5-10mm圆形小孔，搅拌叶4套设在筒状搅拌体3内。
实施例6：如图2-4，从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的萃取装置，设有搅拌室5，搅拌室5通过过渡槽6相连有澄清室7，在搅拌室5内设有搅拌机，搅拌室5为正方体，澄清室7为长方体，澄清室7长宽比为4-5:1，搅拌室5与澄清室7的体积比为1：4.5-5.5，所述搅拌机由主搅拌机1和副搅拌机2所组成，主搅拌机1由主搅拌机驱动电机12和搅拌叶4所组成，搅拌叶4为双层十字形。副搅拌机2由副搅拌机驱动电机11、与驱动电机11进行驱动连接的副搅拌机驱动轮10、与驱动轮10进行传动连接的副搅拌机传动轮9、与传动轮9连接的筒状搅拌体3所组成。副搅拌机传动轮9设有中心孔，主搅拌机1搅拌叶4轴从传动轮9的中心孔穿过。传动轮9的下面垫上一个支撑轴承。驱动轮10与传动轮9采用齿轮连接或摩擦连接。主搅拌机驱动电机12和副搅拌机驱动电机11通过支架固定在搅拌室5的顶盖上。主搅拌机1的转速为1000-2000转/分，副搅拌机2的转速为100-200转/分，主搅拌机1的搅拌叶4的最大直径为搅拌室5边长的0.28-0.33，副搅拌机2的筒状搅拌体3的直径为搅拌室5边长的0.65-0.75。筒状搅拌体3的筒壁上均匀分布有直径为5-10mm圆形小孔。每平方厘米设1个。搅拌叶4套设在筒状搅拌体3内。澄清室内交错设置有两块条板状稳流栏栅8，左边第一块稳流栏栅的位置距澄清室7过渡槽6流入口端的距离为澄清室7长度的1/4，右边第二块稳流栏栅为澄清室7长度的位置距澄清室7过渡槽6流入口端的距离为澄清室7长度的1/2。稳流栏栅8为常规栏栅。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：调杂、萃取、纯化、反萃取、碱化、结晶、分离、烘干，其特征在于：
所述调杂：先将P507萃余液用碱调节pH值到8.5-10.5,过滤，留滤液备用；
所述萃取：用皂化后的P507与上述调杂步骤过滤后的液体进行混合，混合后静置分相，P507有机相留用，水相检测锂离子浓度，小于1mg/L即可送入废水处理;
所述纯化：取萃取后有机相用0.1-0.25mol/L硫酸锂溶液进行纯化洗涤，洗涤后静置分相，P507有机相留用，水相并入萃取;
所述反萃取：取纯化洗涤后的P507有机相采用稀硫酸进行反萃取，两相分离后得到空白有机和硫酸锂溶液；
所述碱化：取锂溶液升温至85-95℃，加入碱调节pH值至9.0-13.0，保温85-95℃静置2-8小时后过滤，滤液备用;
所述结晶：碱化后滤液通入压缩空气，压缩空气压力0.2-0.8MPa，压缩空气气流量8-30m3/h，同时进行蒸发浓缩，当浓缩液中有微细结晶，放料冷却。
2.根据权利要求1所述的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：所述调杂：先将P507萃余液用碱调节pH值到9-10,过滤，留滤液备用。
3.根据权利要求1所述的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：在纯化步骤中，取萃取后有机相用0.15-0.20mol/L硫酸锂溶液进行纯化洗涤。
4.根据权利要求1所述的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：所述反萃取：取纯化洗涤后的P507有机相采用稀液碱进行反萃取，两相分离后得到空白有机和氢氧化锂溶液。
5.根据权利要求1所述的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：所述碱化：取锂溶液升温至90℃，加入碱调节pH值至10.0-12.0，保温90℃静置4-6小时后过滤，滤液备用。
6.根据权利要求1所述的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：在结晶步骤中，压缩空气压力0.4-0.6MPa，压缩空气气流量10-20m3/h。
7.根据权利要求1、2、5任何一项所述的从P507萃余液中提取制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于：所述碱采用氢氧化锂。
Priority Applications (5)
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Denomination of invention: Method and extraction device for extracting and preparing battery grade lithium carbonate from P507 extraction residue Effective date of registration: 20231225 Granted publication date: 20230425 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Anhua County sub branch Pledgor: HUNAN JIN YUAN NEW MATERIALS JOINT STOCK Co.,Ltd. Registration number: Y2023980073785 |