绿色化工技术

本发明公开了一种从粉煤灰中分离富集锂、铝、硅的方法，包括①将粉煤灰预处理；②将处理后的粉煤灰、助剂和氢氧化钠溶液进行低温碱浸反应并过滤；③将滤渣进行洗涤、除杂、过滤、干燥，得到硅酸钙；④调节滤液pH值至碱性，分离含锂、铝的滤液，得到偏铝酸钠的浓溶液和富锂液，将富锂液反渗透操作得到锂浓缩液，偏铝酸钠的浓溶液返回与含锂、铝的滤液混合，得到精制液；⑤偏铝酸钠精制液经沉淀、过滤，得氢氧化铝，煅烧得氧化铝成品；⑥富锂液经处理得富锂浓缩液和淡水；⑦富锂浓缩液经碳酸化沉淀，过滤，干燥得碳酸锂成品。本发明提供了短流程提取工艺，减少锂损失，分离富集提取硅酸钙、氧化铝、碳酸锂的方法。

我国是产煤和燃煤大国，煤炭是我国工业的主要能源，有相当一部分煤炭资源用于火力发电，由此产生大量粉煤灰，已经成为中国工业大宗固体废物的最大单一污染源，粉煤灰的堆放、淋滤、粉尘逸散等作用给生态环境带来极大潜在危害。同时，粉煤灰也是一种资源利用性很强的废弃物，其主要组成元素为Si、Al等，部分粉煤灰中硅和铝的氧化物占比达总量的80％以上，在我国部分地区，粉煤灰中锂超常富集，资源总量较大，因此，对粉煤灰中有益元素的提取综合利用，有利于减少原生资源消耗，实现资源可持续利用。

近些年来，我国经济的快速发展，消耗了大量的优质易采的铝资源，我国正面临铝土矿资源不断贫化的挑战，更多依赖国外进口来源，铝含量高的粉煤灰的非铝土矿资源是当前的资源化提铝热点。我国新能源产业的快速发展，对于锂资源的需求同样巨大，而我国锂资源相对匮乏，因此，能综合提取铝和锂意义重大。由于该资源化过程涉及冶金、环保、能源等多领域，国家在大宗固体废弃物综合利用方面，制定了相应的方案，大力推动大宗固体废物综合利用，将在电力、煤炭、矿产、冶炼、建筑、农业等多个行业探索形成“资源—产品—废弃物—再生资源”的发展模式，促进产业间的共生耦合，推动循环经济发展。

现有技术中的中国专利，专利号CN 101125656的“一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法”和专利号CN 101284668的“一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法”两项发明专利均涉及从粉煤灰提取硅和铝，这两项技术采用的工艺复杂流程长，物耗较大，不利于提取锂，所用NaOH溶液仅用于预脱硅，产品为白炭黑，而且粉煤灰中的其它资源没有充分利用。专利号CN 102923743的“酸法处理粉煤灰综合提取铝和锂的工艺方法”采用酸法可有效提取氧化铝，但是酸法缺点明显，会给滤液引入大量的杂质离子，后续分离困难，同时，酸法对设备材料要求高，酸消耗大，污染严重。专利号CN 102923742的“一种从粉煤灰中综合提取铝和锂的方法”采用多次碱浸方法，工艺流程长，未将铝、锂分开进行沉铝过程，锂损失多，且没有考虑硅等回收。

本发明取得的技术进步是：

由于本流程仅采用一步碱浸就优先分离出硅，硅酸钙沉淀的析出，大大促进碱浸过程，提高各离子浸出率，操作简单，并且硅酸钙容易回收，用于建筑、保温、耐火材料或作为添加剂，经济价值高。

 铝锂分离采用纳滤的方法，由于纳滤膜的截留相对分子量小到50Da，所以基本可以截留大部分离子，对二价离子截留量达98％以上，在纳滤操作过程中，仅需控制过膜压力，不需添加任何化学物质，通过纳滤膜特性分离铝锂，截留液和透过液分别作为提取铝、锂原料，实现滤液全回收，不会造成二次污染，并且流程简单，易于控制。纳滤膜存在着纳米级的细孔，且截留率大于95％，最小分子约为1mm。

本发明和现有技术相比能显著提高粉煤灰中的铝、锂、硅的综合回收率，在精制锂过程中，粉煤灰中的锂得到充分浸取和减少损失，锂离子的浸出率大大提高。同时，在锂、铝、硅的分离过程相对独立，避免了硅、铝、锂在沉淀的过程中相互影响，提高了分离程度和产品质量，是一个极具前景的粉煤灰资源化综合利用产业化的方法。

本发明通过纳滤法分离铝、锂，从根本上解决了沉淀铝的过程对锂的分离和富集的影响。

本发明较现有技术而言，在粉煤灰的提取之前就能够将硅、铝、锂独立分离出来。因此，在锂的浸出和转化率上都有所提高，锂的浸出率提高约5～10％，转化率提高约10～15％，铝的转化率提高约4％～10％。同时，硅在浸取的过程中可以与助剂形成沉淀，能进一步的资源化利用，在锂和铝的提取过程中成渣量极少，能实现主要组分的全回收。