本發(fā)明涉及化學純化領域，具體涉及利用一種回收金屬鋰的方法以及制備金屬鋰的工藝。

背景技術(shù)：

鋰渣是在金屬鋰制造過程中產(chǎn)生的含有大量金屬鋰及少量鉀、鈉及其氧化物、碳化物等的殘渣。據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1t金屬鋰產(chǎn)出鋰渣約40kg。金屬鋰作為一種貴金屬及新能源金屬，具有很高的經(jīng)濟價值。因此，鋰渣的回收利用顯得尤為重要。由于金屬鋰性質(zhì)非?；顫?，導致從安全角度來講，在金屬渣的儲存和回收過程常常發(fā)生著火、燃燒甚至出現(xiàn)劇烈的爆炸，不僅會造成金屬里的浪費，而且還會對相關設施、人員、環(huán)境造成重大安全隱患。

目前，鋰渣的回收處理成功的報導很少，大多都或燒或舍棄扔掉，少有的則是通過復雜的操作將其轉(zhuǎn)化成含鋰溶液。但此類處理方式流程繁瑣、品質(zhì)較差、成本高昂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種回收金屬鋰的方法，該方法無需制備含鋰溶液且流程短、易于操作、回收率高。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備金屬鋰的工藝，利用該工藝可以制得純度高、品質(zhì)好的金屬鋰，該工藝操作簡單、反應條件溫和。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種回收金屬鋰的方法，包括以下步驟：按重量份計，將含有50-60份氯化鋰和40-50份氯化鉀的混合物進行第一次加熱熔融，得到第一混合熔液。在第一混合熔液中加入鋰渣后進行第二次加熱熔融，得到第二混合熔液。將第二混合熔液除雜后加入8-10份添加劑后進行第三次加熱熔融，待上層液體變?yōu)殂y白色時，從上述上層液體中回收金屬鋰。

在本發(fā)明較佳實施例中，將上述第二混合熔液除雜是將上述第二混合熔液的中間層液體進行轉(zhuǎn)移。

在本發(fā)明較佳實施例中，上述第二混合熔液放入中間層液體通過具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的不銹鋼勺進行轉(zhuǎn)移。

在本發(fā)明較佳實施例中，上述添加劑包括硝酸鉀、硝酸鋰中的至少一種。

在本發(fā)明較佳實施例中，以重量份計，加入的上述鋰渣為3-7份。

在本發(fā)明較佳實施例中，上述第一次加熱熔融和第二次加熱熔融的熔融溫度均為420℃-450℃。

在本發(fā)明較佳實施例中，上述第三次加熱熔融的熔融溫度為330℃-380℃。

在本發(fā)明較佳實施例中，從上述上層液體中回收金屬鋰包括轉(zhuǎn)移上述上層液體并進行澆筑成型。

在本發(fā)明較佳實施例中，上述轉(zhuǎn)移上述上層液體通過具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的不銹鋼勺進行轉(zhuǎn)移。

一種制備金屬鋰的工藝，包括上述的回收金屬鋰的方法制備得到雜質(zhì)含量極少，品質(zhì)好，純度高的金屬鋰。

本發(fā)明回收金屬鋰的方法實施例有益效果是：將氯化鋰與氯化鉀混合并熔融能降低鋰渣熔出金屬鋰的熔點，從而降低反應溫度，降低對高溫設備的需求，進而減低生產(chǎn)成本。將鋰渣、氯化鋰、氯化鉀的混合熔液進行除雜是為了保證熔處鋰的純度，避免熔液表面的雜質(zhì)與熔出的金屬鋰結(jié)合，降低金屬鋰的純度。添加添加劑是為了進一步的降低熔出鋰的熔點，減少能耗，降低生產(chǎn)成本。同時該方法流程簡短、操作簡單，能夠直接且快速得到金屬鋰。得到的金屬鋰純度高、品質(zhì)好。

本發(fā)明金屬鋰的制備工藝無需如同傳統(tǒng)制備鋰的方法一樣先進行制備含鋰的溶液以及生成鋰鹽的操作，而可以直接加熱熔融鋰渣得到純度高、品質(zhì)好的金屬鋰。同時采用此方法制備金屬鋰能夠?qū)︿囋M行回收利用，提升鋰渣內(nèi)鋰的利用率，減少資源浪費。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為回收金屬鋰的方法流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實施例的回收金屬鋰的方法以及金屬鋰的制備方法進行具體說明。

一種回收金屬鋰的方法：

S1、按重量份計將含有50-60份氯化鋰和40-50份氯化鉀的混合物在加熱爐內(nèi)進行第一加熱熔融，得到第一混合熔液。

其中，氯化鋰是白色的晶體，具有潮解性。味咸。易溶于水，乙醇、丙酮、吡啶等有機溶劑。低毒類。氯化鋰主要用于空氣調(diào)節(jié)領域，用作助焊劑、干燥劑、化學試劑，并用于制焰火、干電池和金屬鋰等。其熔點為605℃。

氯化鉀是一種無色細長菱形或成一立方晶體，或白色結(jié)晶小顆粒粉末，外觀如同食鹽，無臭、味咸。易溶于水、醚、甘油及堿類，微溶于乙醇，但不溶于無水乙醇，有吸濕性，易結(jié)塊。熔點為776℃。加熱到1420℃時即能沸騰。

氯化鋰與氯化鉀進行混合熔融是為了降低二者熔融的熔點。而采用的氯化鋰為50-60份，氯化鉀為40-50份，是因為氯化鋰的熔點低于氯化鉀的熔點。使用更多的氯化鋰能夠?qū)⒒旌衔锏娜埸c降低到更小的范圍，進而使得反應溫度趨于溫和，不需要過高的溫度。根據(jù)氯化鋰與氯化鉀混合的比例推測出二者混合物的熔點，進而確定熔融溫度。而優(yōu)選地，第一加熱熔融的熔融溫度為420℃-450℃。采用該溫度能夠?qū)⒙然嚺c氯化鉀的混合物熔融完全，不需要采用更高的溫度，進而不會造成能量、資源的浪費。

S2、在第一混合熔液中加入鋰渣后進行第二次加熱熔融，得到第二混合熔液。

使用含有金屬鋰的鋰渣為后續(xù)熔出金屬鋰提供原料。第一混合熔液中加入鋰渣后繼續(xù)加熱，鋰渣慢慢融化，并且有金屬鋰熔出。并且第二混合熔液中大部分的白油即礦物油隨著高溫而揮發(fā)，僅剩余少量白油漂浮于第二混合熔液表面，同時不揮發(fā)且密度較小的石墨粉也漂浮于第二混合熔液表面。由于已熔出金屬鋰與熔融狀態(tài)的氯化鋰、氯化鉀相比具有更小的密度，熔出的金屬鋰位于氯化鋰以及氯化鉀混合熔液的上層，而氯化鋰與氯化鉀的混合熔液則位于第二混合熔液的底部。

S3、將第二混合熔液除雜后加入8-10份添加劑后進行第三次加熱熔融，待上層液體變?yōu)殂y白色時，從上述上層液體中回收金屬鋰。

將第二混合熔液進行除雜，是因為加入的鋰渣內(nèi)含有不熔的物質(zhì)，這些物質(zhì)有些被蒸發(fā)，有些依舊漂浮于第二混合熔液的表面，若不將這些雜質(zhì)去除，將會影響熔出鋰的品質(zhì)以及純度。本步驟采用的除雜方式是將第二混合熔液中間層的金屬鋰液從加熱爐內(nèi)舀出。舀出金屬鋰液可以去除表面的雜質(zhì)同時不會將加熱爐底部沉積的雜質(zhì)舀出，便于后續(xù)金屬鋰的熔出，確保金屬鋰的純度。

優(yōu)選地，利用具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的不銹鋼勺對第二混合熔液的中間層即熔出的金屬鋰進行轉(zhuǎn)移。將具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的勺子在第二混合熔液表面進行輕微的搖晃以及震蕩將勺子周圍漂浮于第二混合熔液表面的雜質(zhì)排開，使得第二混合熔液表面下的液體能夠順利進入勺子內(nèi)部。同時，由于金屬鋰的密度小，其浮于轉(zhuǎn)移液體的上層，而比重即密度較大的氯化鋰和氯化鉀的混合熔液則通過勺子內(nèi)部的網(wǎng)孔流出回到加熱爐內(nèi)。而金屬鋰的熔點較低，在其通過勺子網(wǎng)孔時發(fā)生熱交換，瞬間結(jié)成液膜，阻止金屬鋰從勺子內(nèi)部流出，在金屬鋰液被傾倒入鹽浴鍋內(nèi)時，該液膜隨著金屬鋰被轉(zhuǎn)移。勺子采用不銹鋼制成，是因為不銹鋼具有耐腐蝕、熔點較高、易于清洗、表面光滑等優(yōu)點。其表面光滑能夠使得金屬鋰順利、快速的從勺子內(nèi)部劃出。其耐腐蝕、熔點高能夠在轉(zhuǎn)移金屬鋰的過程中不會被轉(zhuǎn)移液體的高溫所熔化或者熔出雜質(zhì)。

添加添加劑是為了進一步降低出鋰的熔點。由于此時第三混合熔液中已有金屬鋰液的存在，需要降低的溫度無需過多，因此，添加的添加劑為8-10份。8-10份的添加劑不影響出鋰的純度、品質(zhì)，同時，減少了原料的使用，降低了成本。

優(yōu)選地，添加劑為硝酸鉀、硝酸鋰中的至少一種。添加硝酸鉀、硝酸鋰或者二者的混合物能夠進一步降低出鋰熔點，進而使得反應條件更加溫和。其中，硝酸鉀是無氯鉀，為無色透明棱柱狀或白色顆粒或結(jié)晶性粉末。味辛辣而咸有涼感。微潮解，潮解性比硝酸鈉微小。其熔點為334℃。硝酸鋰物理性質(zhì)為無色結(jié)晶、易吸濕、加熱至600℃分解、溶于約2份水，溶于乙醇、水溶液呈中性、相對密度2.38、熔點約255℃。其有強氧化性、有刺激性，與有機物摩擦或撞擊能引起燃燒或爆炸?？捎糜诜治鲈噭?、熱交換載體、熒光體及其鋰鹽制造、陶瓷工業(yè)。

第三次加熱熔融的熔融溫度相較第一次加熱熔融和第二次加熱熔融的溫度降低，根據(jù)添加添加劑的分量確定第三次加熱熔融的熔融溫度。優(yōu)選地，第三次加熱熔融的熔融溫度為330℃-380℃。采用該熔融溫度時，添加的添加劑恰好可以全部熔融，無需采用更高的溫度，造成不必要的能量浪費。

金屬鋰熔液的密度與添加劑熔液的密度相比，其密度更低，因此金屬鋰熔液浮于混合熔液的上層。金屬鋰為銀白色，因此，肉眼觀測到混合熔液上層液體變?yōu)榍宄旱你y白色時，表明已經(jīng)有純金屬鋰生成。故而，優(yōu)選地，采用具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的不銹鋼勺將上層銀白色的鋰液舀入模具內(nèi)，冷卻使得金屬鋰熔液固化得到純的金屬鋰，金屬鋰的收率為85％-90％，金屬鋰的雜質(zhì)的含量符合國家標準GB4369-84-Li-01。

優(yōu)選地，上述的操作均在常壓條件下進行。金屬鋰化學性質(zhì)活潑，在常壓狀態(tài)下，可以盡量避免金屬鋰與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，進而造成不必要的危險。

一種金屬鋰的制備工藝：包括上述回收金屬鋰的方法的操作步驟。通過上述操作步驟能夠得到高品質(zhì)、個別雜質(zhì)含量達到高純級別、收率高的金屬鋰。

本發(fā)明提供的回收金屬鋰的方法，通過加入氯化鋰和氯化鉀降低鋰渣中出鋰的熔點，從而降低反應溫度，使得反應條件趨于溫和。轉(zhuǎn)移第二混合熔液是為了大量去除第二混合熔液表面附著的雜質(zhì)。添加添加劑能夠進一步降低出鋰熔點，減少能耗，降低生產(chǎn)成本。整個方法流程流程簡短、操作簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)，能夠直接且快速得到金屬鋰。同時，對于鋰渣進行回收利用，減少了資源的浪費。

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。

實施例1

參照圖1所示，常壓條件下，在加熱爐內(nèi)將5.6Kg氯化鋰和4.4Kg氯化鉀攪拌混合，并于440℃條件下進行第一加熱熔融，使得5.6Kg氯化鋰和4.4Kg氯化鉀全部熔融得到第一混合熔液。將5Kg鋰渣加入到加熱爐內(nèi)，保持440℃的溫度，進行第二次加熱熔融使得鋰渣完全熔融得到第二混合熔液。

此時，第二混合熔液表面漂浮于石墨粉以及少量白油，而熔融狀態(tài)的氯化鉀以及氯化鋰沉于加熱爐底部即位于第二混合熔液的下層，而熔出的金屬鋰則在加熱爐上層即介于第二混合熔液的表面與下層之間。此部分熔液顏色為灰白色或淡黃色。

利用具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的不銹鋼勺將第二混合熔液表面的雜質(zhì)撇去，將中間層的金屬鋰液舀入鹽浴鍋內(nèi)。由于第一混合熔液的比重較大即氯化鉀。氯化鋰的密度大于金屬鋰，二者通過不銹鋼勺的網(wǎng)孔流出回到加熱爐內(nèi)，而金屬鋰則被轉(zhuǎn)移到鹽浴鍋內(nèi)，得到去除絕大部分雜質(zhì)的熔液。

在熔液中添加0.9Kg硝酸鋰，在溫度為350℃的條件下進行第三次加熱熔融，使得硝酸鋰熔融，并一直保持加熱熔融的狀態(tài)。直到通過肉眼觀測到鹽浴鍋內(nèi)上層清液為里銀白色熔融液時，利用具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的不銹鋼勺轉(zhuǎn)移上層銀白色熔液進入模具中，冷卻，使得銀白色熔液凝結(jié)成白色固體，最終，得到的白色固體為金屬鋰，金屬鋰的收率為88％。

通過ICP-AES檢測得到的金屬鋰的純度以及其雜質(zhì)的類型以及含量，檢測結(jié)果見表1。

表1金屬鋰純度檢測結(jié)果

得到的金屬鋰復合國家標準，金屬鋰的含量大于99％。與國家標準GB4369-84-Li-01相比雜質(zhì)鈉金屬含量遠遠低于標準值，雜質(zhì)鈣、硅、鐵、鎳的含量接近國家標準GB4369-84-Li-04的要求滿足金屬鋰高純度級別的要求。

實施例2

實施例2與實施例1相比區(qū)別在于，采用的氯化鋰為6.0Kg，氯化鉀為4.0Kg，鋰渣3Kg，添加劑為1Kg硝酸鉀，第一次加熱熔融和第二加熱熔融的溫度均為420℃，而第三次加熱熔融的溫度為330℃，其余操作方式以及操作條件均不發(fā)生改變。最終得到的金屬鋰的收率為90％。

對實施例2得到的金屬鋰進行雜質(zhì)檢測，得到的結(jié)果見表2。

表2金屬鋰純度檢測結(jié)果

得到的金屬鋰復合國家標準，金屬鋰的含量大于99％。并且與國家標準GB4369-84-Li-01相比雜質(zhì)鈉金屬含量遠遠低于標準值。而雜質(zhì)鈣、硅、鐵、鎳的含量與國家標準GB4369-84-Li-04的要求一致，滿足金屬鋰高純度級別的要求。

實施例3

實施例3與實施例1相比相比區(qū)別在于，采用的氯化鋰為5.0Kg，氯化鉀為6.0Kg，鋰渣7Kg，添加劑為0.8Kg硝酸鉀與硝酸鋰的混合物，第一次加熱熔融和第二加熱熔融的溫度均為450℃，而第三次加熱熔融的溫度為380℃，其余操作方式以及操作條件均不發(fā)生改變。最終得到的金屬鋰的收率為85％。

對實施例3得到的金屬鋰進行雜質(zhì)檢測，得到的結(jié)果見表3。

表3金屬鋰純度檢測結(jié)果

得到的金屬鋰復合國家標準，金屬鋰的含量大于99％。并且與國家標準GB4369-84-Li-01相比雜質(zhì)鈉金屬含量遠遠低于標準值。

綜上所述，本發(fā)明實施例的回收金屬鋰的方法以及制備金屬鋰的方法對各個條件的研究均表明，直接通過加熱熔融使得金屬鋰從鋰渣熔熔出，不必制備鋰溶液或者鋰鹽溶液，縮短了制備步驟，操作更加簡單容易。通過添加氯化鋰、氯化鉀降低出鋰熔點，降低反應溫度，使得反應條件趨于溫和，降低了對生產(chǎn)設備的要求。添加硝酸鋰、硝酸鉀或者二者的混合物，進一步降低熔出鋰的熔點，降低反應溫度，從而減少能耗，降低生產(chǎn)成本。并且通過該方法制備能夠高效的得到的純度高、品質(zhì)好、雜質(zhì)含量低的金屬鋰。

以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。