【资源回收】CEJ：危废含锂铝电解液中储能功能材料的环保回收—Jiaxin Yang

文摘 2024-12-20 19:00 北京

【论文链接】

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158008

【作者单位】

东北大学

【论文摘要】

从废铝电解液中低能耗、环保地提取高附加值元素对开发潜在矿产资源和减少环境危害至关重要。该研究旨在提出一种将NH₄Cl与CaO辅助低温煅烧相结合的废铝电解液资源化利用的新方法。Li和Na的浸出率分别超过94.67%和98.12%。确定了焙烧转化的最佳条件为NH₄Cl/ CaO: 2、CaO/LWE@Al: 2、T: 550℃、T: 1 h。在浸出阶段，最适宜的试验条件为液固比为5、T: 45℃、T: 1.0 h。对该工艺的经济效益和创造性进行了评价。最后，由回收Li₂CO₃制备的再生LiCoO₂被证明具有比商用LiCoO₂更好的电化学性能，证明了储能利用的可行性。经济核算结果表明，通过回收高价值锂，这种新工艺具有显著的经济效益和环境效益。与传统的浓酸焙烧相比，该低温焙烧方法具有能耗低、元素转化率高、腐蚀性低、操作难度低（无强酸/强碱参与）等优点。因此，该工艺已被证明是一种绿色、环保、低能耗、高附加值的废电解质综合利用方法.

【实验方法】

实验流程:

除氯化铵外，所有试剂在使用前均在400℃下干燥4h，以去除水分和挥发物。并将LWE@Al粉碎筛选至200目后再使用。干燥后的试剂储存在真空干燥箱中。

【图文摘要】

【主要结论】

CaO辅助NH₄Cl煅烧法已被证明是一种节能、绿色、高附加值的LWE@Al综合利用方法。整个过程预计将分为焙烧转化、浸出萃取、除杂和锂沉淀。DSC-TG分析结果表明，LiF的煅烧转化过程为放热过程，与LWE@Al的热波动相反。锂的回收率随A/C比、Ca/ LA比、温度和煅烧时间的增加而增加。确定了焙烧转化的最佳条件为A/C: 2， Ca/LA: 2, T: 550℃，T: 1 h。提高浸出温度和延长浸出时间有利于浸出过程中锂的回收。在浸出阶段，以L/S: 5、T: 45℃、T: 1.0 h为最适宜的试验条件，可获得最高的锂回收率（94.67%）。用NaOH调节pH得到的含Al沉淀具有较高的Al(OH)₃纯度。锂沉淀得到的Li₂CO₃应用于LiCoO₂的再生，LiCoO₂在1C下的容量超过130 mAh g^-1，具有优异的电池性能。但焙烧渣浸出所得氟化钙的深度提纯和高附加值利用在该文中没有体现。因此，焙烧产物（氟化钙）的进一步提纯和高价值利用仍需进一步深入研究。综上所述，该新工艺不仅无害化、资源化地处理了铝生产中的工业危废，而且为日益减少的天然氟、锂资源开发了一种新的潜在矿物。

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