强碱溶液除铝的方法和应用与流程

1.本发明属于环保技术领域，具体涉及一种强碱溶液除铝的方法和应用。

背景技术：

2.在电池回收、湿法冶金等领域涉及到铝的去除，目前除铝的方法有碱浸法、萃取法、预处理等方法。铝具有两性性质，在碱性溶液中以铝酸根形式存在，所以在强碱性条件下去除铝是一个难题。碱浸法先用碱使铝溶解，再用酸调节ph至9.0，析出al(oh)3沉淀，该方法成本高，处理难度较大。

3.基于此，为了能够有效地去除强碱溶液中的铝，开发一种高效除强碱溶液中铝的方法。

技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种强碱溶液除铝的方法和应用，该方法在强碱溶液中加入除铝剂，不需要调节ph，就能有效去除强碱溶液中的铝，操作简单，降低成本。

5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

6.一种强碱溶液除铝的方法，包括以下步骤：

7.s1.将强碱溶液进行浓缩，过滤，取第一浓缩液加入所述除铝剂，反应，降温，固液分离，得到硅渣和滤液；

8.s2.将所述滤液进行浓缩，过滤，重结晶，得到金属氢氧化物晶体和第二浓缩液；所述除铝剂包括以下组分：硅酸盐、二氧化硅；所述强碱溶液中含有铝酸根离子。

9.优选地，步骤s1中，所述强碱溶液为废旧电池正极浸出液、废旧电池正极浸出液、铝合金化铣工艺后液、稀土选矿浸出液、湿法冶金浸出液；所述强碱溶液中铝酸根离子的浓度为2.0-138.4g/l。

10.优选地，步骤s1中，所述强碱溶液中还含有锂离子、钠离子、钾离子。

11.进一步优选地，所述强碱溶液中锂离子的浓度为0-65.7g/l、钠离子的浓度为0-27.4g/l、钾离子的浓度为0-11.7g/l。

12.优选地，步骤s1中，所述第一浓缩液的浓度250-415g/l。

13.优选地，步骤s1中，所述第一浓缩液的铝离子的浓度为0.9-63.3g/l。

14.优选地，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾中的至少一种。

15.优选地，按质量百分比计，所述除铝剂包括以下组分：50～90％硅酸盐、10～50％二氧化硅。

16.优选地，步骤s1中，所述除铝剂中硅酸盐和第一浓缩液中的铝离子的摩尔比(1.0-3.0):1；进一步优选，所述除铝剂中硅酸盐和第一浓缩液中的铝离子的摩尔比为(1.2-1.5):1。

17.优选地，步骤s1中，所述除铝剂中二氧化硅和第一浓缩液中的铝离子的摩尔比

(1.0-3.0):1；进一步优选，所述除铝剂中二氧化硅和第一浓缩液中的铝离子的摩尔比为(1.2-1.5):1。

18.优选地，步骤s1中，所述反应的温度为80-250℃，反应的时间为1-5h。

19.优选地，步骤s1中，所述降温是将温度降至20-30℃。

20.优选地，步骤s1中，所述固液分离的过程是采用压滤机对降温后的混合液进行压滤。

21.优选地，步骤s2中，所述浓缩液蒸发结晶，所述蒸发结晶的温度为100-150℃。

22.优选地，步骤s2中，还包括将第二浓缩液返回步骤s1中与第一浓缩液混合进行除铝。

23.优选地，步骤s2中，所述金属氢氧化物晶体为为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种。

24.本发明还提供上述的方法在回收废旧电池或冶金废液中有价金属的应用。

25.原理：在强碱溶液中铝以铝酸根的形式存在，一般改变溶液的ph使溶液中的铝生成氢氧化铝沉淀，而本技术是在不改变溶液原有的ph，加入除铝剂使铝生成不溶于水的硅铝酸盐，从而实现高效、简单、低成本除强碱溶液中铝。

26.步骤s1中除铝的反应方程式：2naalo2+2na2sio3+2h2o＝na2al2si2o8↓

+4naoh。

27.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

28.1、本发明利用硅酸盐和二氧化硅作为强碱溶液中的除铝剂，在不改变溶液原有的ph情况下使铝生成不溶于水的硅铝酸盐，并将强碱溶液中的铝除到30-100ppm，而且能回收相应的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂晶体，母液循环利用。

29.2、本发明采用的除铝药剂,能应用在电池回收、湿法冶金等领域，适用性十分广泛，因而对强碱溶液除铝具有现实意义。

附图说明

30.图1为本发明实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

31.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

32.实施例1

33.本实施例的氢氧化钠强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

34.s1：取含铝氢氧化钠强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为13.9，浓度为83.0g/l，其中铝离子55.6g/l；

35.s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由252.8g硅酸钠和98.5g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

36.s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到395.8g铝硅渣和1.2l滤液；

37.s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化钠晶体和第二浓缩液；

38.s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化钠晶体打包得到产品。

39.对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表1所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为99.9％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0040]

表1实施例1第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0041][0042]

图1为本发明实施例1的工艺流程图，从图1中可得将强碱溶液中浓缩后，加入除铝剂反应，压滤，得到铝硅渣和滤液，滤液进行蒸发、浓缩，能返回步骤(1)的浓缩中继续除铝。

[0043]

实施例2

[0044]

本实施例的氢氧化锂强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0045]

s1：取含铝氢氧化锂强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为14.2，浓度为62.5g/l，其中铝离子46.0g/l；

[0046]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由174.5g硅酸锂和67.9g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

[0047]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到327.4铝硅渣和1.2l滤液；

[0048]

s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化锂晶体和第二浓缩液；

[0049]

s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化锂晶体打包得到产品。

[0050]

对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表2所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为99.9％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0051]

表2实施例2的第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0052][0053]

实施例3

[0054]

本实施例的氢氧化锂强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0055]

s1：取含铝氢氧化锂强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为14.8，浓度为70.2g/l，浓度为其中铝离子4.5g/l；

[0056]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由17.1g硅酸锂和6.6g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

[0057]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应

完成的碱液液固分离，干燥，得到32.0g铝硅渣和1.2l滤液；

[0058]

s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化锂晶体和第二浓缩液；

[0059]

s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化锂晶体打包得到产品。

[0060]

对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表3所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为99.3％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0061]

表3实施例3的第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0062][0063]

实施例4

[0064]

本实施例的氢氧化锂强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0065]

s1：取含铝氢氧化锂强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为13.5，浓度为4.2g/l，其中铝离子0.9g/l；

[0066]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由5.4g硅酸锂和3.0g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

[0067]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到6.4g铝硅渣和1.2l滤液；

[0068]

s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化钠晶体和第二浓缩液；

[0069]

s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化钠晶体打包得到产品。

[0070]

对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表4所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为96.7％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0071]

表4实施例4的第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0072][0073]

实施例5

[0074]

本实施例的氢氧化钾强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0075]

s1：取含铝氢氧化钾强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为13.3，浓度为75.0g/l，其中铝离子63.3g/l；

[0076]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由326.0g硅酸锂和126.8g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

[0077]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到450.5g铝硅渣和1.2l滤液；

[0078]

s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化钾晶体和第二浓缩液；

[0079]

s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化钾晶体打包得到产品。

[0080]

对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表5所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为99.9％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0081]

表5实施例5的第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0082][0083]

实施例6

[0084]

本实施例的氢氧化钠、氢氧化钾强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0085]

s1：取含铝氢氧化钠、氢氧化钾强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为12.3，浓度为60.2g/l，其中铝离子59.3g/l；

[0086]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由134.9g硅酸钠、170.5g硅酸钾和104.9g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

[0087]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到422.1g铝硅渣和1.2l滤液；

[0088]

s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化钠晶体和第二浓缩液；

[0089]

s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化钠晶体打包得到产品。

[0090]

对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表6所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为99.9％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0091]

表6实施例6的第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0092][0093]

实施例7

[0094]

本实施例的氢氧化钠、氢氧化锂强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0095]

s1：取含铝氢氧化钠、氢氧化锂强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为13.5，浓度为56.3g/l，其中铝离子49.2g/l；

[0096]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入除铝剂，除铝剂由111.9g硅酸钠、82.5g硅酸锂和87.0g二氧化硅组成，混合，得到混合液；

[0097]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到350g铝硅渣和1.2l滤液；

[0098]

s4：将1.2l滤液蒸发结晶，重结晶，得到氢氧化钠晶体和第二浓缩液；

[0099]

s5：将第二浓缩液返回第一浓缩液中继续除铝，氢氧化钠晶体打包得到产品。

[0100]

对本实施例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表7所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为99.9％。加入适量的除铝药剂能有效将强碱溶液中的铝去除到30-100pm。

[0101]

表7实施例7的第一浓缩液、滤液及铝硅渣中铝含量

[0102][0103]

对比例1

[0104]

本对比例的氢氧化锂强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0105]

s1：取含铝氢氧化锂强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为13.5，浓度为49.3g/l，其中铝离子46.0g/l；

[0106]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，向第一浓缩液中加入稀硫酸调节ph为9；

[0107]

s3：将混合液在150℃下反应2h，将反应后的溶液降温到25℃，通过压滤机将反应完成的碱液液固分离，干燥，得到175.4g铝硅渣和1.2l滤液。

[0108]

对本对比例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表8所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为87.9％。

[0109]

表8对比例1的第一浓缩液、滤液中铝含量

[0110][0111]

对比例2

[0112]

本对比例的氢氧化锂强碱溶液除铝的方法，包括以下具体步骤：

[0113]

s1：取含铝氢氧化锂强碱溶液，对其进行浓缩，过滤，得到1.5l的第一浓缩液，ph为13.5，浓度为49.3g/l，其中铝离子46.0g/l；

[0114]

s2：将1.5l的第一浓缩液置于反应槽中，调节第一浓缩液的ph为3.3左右；

[0115]

s3：加入萃取剂与煤油，再加入液碱进行皂化(控制溶液ph在4左右)，搅拌1h，随后将浓溶液与皂化液有机相充分混合后加入分液漏斗，室温下振荡1h后静置分层，水相体积为2l。

[0116]

对本对比例中铝进行检测，采用原子吸收分光光度计检测，检测结果如表9所示。其中铝去除率＝[(原液体积*原液中铝离子浓度)-(滤液体积*滤液中铝离子浓度)]/(原液体积*原液中铝离子浓度)，计算得到步骤s4中铝的去除率为72.3％。

[0117]

表9对比例2的第一浓缩液、水相中铝含量

[0118][0119]

本对比例铝的去除率为72.3％，萃取率不高且还需要调节强碱溶液为酸性，成本较高、工艺比较复杂。

[0120]

表10实施例1与对比例1成本分析

[0121][0122][0123]

从表10可得，本发明实施例1的方法，极大地降低了除铝的成本，提高了回收的价值。

[0124]

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。技术特征：

1.一种强碱溶液除铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.将强碱溶液进行浓缩，过滤，取第一浓缩液加入所述除铝剂，反应，降温，固液分离，得到硅渣和滤液；s2.将所述滤液进行浓缩，过滤，得到金属氢氧化物晶体和第二浓缩液；所述除铝剂包括以下组分：硅酸盐、二氧化硅；所述强碱溶液中含有铝酸根离子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述强碱溶液为废旧电池正极浸出液、铝合金化铣工艺后液、稀土选矿浸出液、湿法冶金浸出液；所述强碱溶液中铝酸根离子的浓度为2.0-138.4g/l。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一浓缩液的浓度250-415g/l。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分比计，所述除铝剂包括以下组分：50～90％硅酸盐、10～50％二氧化硅。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述除铝剂中硅酸盐和第一浓缩液中的铝离子的摩尔比(1.0-3.0):1；步骤s1中，所述除铝剂中二氧化硅和第一浓缩液中的铝离子的摩尔比(1.0-3.0):1。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，还包括将第二浓缩液返回步骤s1中与第一浓缩液混合进行除铝。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述反应的温度为80-250℃，反应的时间为1-5h。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述金属氢氧化物晶体为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种。10.权利要求1-9任一项所述的方法在回收废旧电池或冶金废液中有价金属的应用。

技术总结

本发明属于环保技术领域，公开了一种强碱溶液除铝的方法和应用，该方法包括以下步骤：将强碱溶液进行浓缩，过滤，取第一浓缩液加入所述除铝剂，反应，降温，固液分离，得到硅渣和滤液；将所述滤液进行浓缩，过滤，得到金属氢氧化物晶体和第二浓缩液；所述除铝剂包括以下组分：硅酸盐、二氧化硅；强碱溶液中含有铝酸根离子。本发明利用硅酸盐和二氧化硅作为强碱溶液中的除铝剂，在不改变溶液原有的pH情况下使铝生成不溶于水的硅铝酸盐，并将强碱溶液中的铝除到30-100ppm，而且能回收相应的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂晶体，母液循环利用。母液循环利用。母液循环利用。

技术研发人员：苗耀文 李长东 乔延超 李波 陈若葵 阮丁山

受保护的技术使用者：湖南邦普循环科技有限公司 湖南邦普汽车循环有限公司

技术研发日：2022.01.29

技术公布日：2022/5/17