基于分步选择性萃取策略的富锂铝电解质酸浸液中Al3+ /Li+ 分离回收技术研究

针对富锂铝电解质(LRAEs)酸浸液中Al3+ /Li+ 分离难题，研究人员开发了分步萃取策略：采用非皂化D2EHPA优先萃取99% Al3+ 后，通过ES-TRPO实现Li+ 选择性回收(分离因子Li/Na达169)，单次循环使Al/Li产品相纯度提升至84%/35%，较传统工艺减少100g NaOH消耗且锂损失≤5%，为二次资源高值化利用提供新思路。

　　

随着中国成为全球最大原铝生产国，铝工业面临两大挑战：一方面，含锂杂质(0.016-0.09% Li₂
O)的难处理铝土矿导致电解槽中LiF积累(达7-9%)，引发电解质性能恶化；另一方面，新能源汽车产业对锂资源的迫切需求与我国70%对外依存度形成尖锐矛盾。每年产生的40万吨含氟危废中，约15万吨为含3-5% Li₂
O的富锂铝电解质(LRAEs)，传统焙烧-酸浸工艺虽可实现85%锂浸出率，但Al³⁺
(30%浸出率)等杂质严重干扰后续锂回收。现有皂化D2EHPA萃取法虽能去除Al³⁺
，但伴随20%以上锂损失，且Na⁺
/K⁺
分离需高耗能蒸发浓缩。

针对上述问题，中南大学研究人员在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表研究，提出分步选择性萃取策略。通过系统优化条件，首先采用非皂化二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)-煤油体系从pH 1.5-3.0的硫酸盐浸出液中优先萃取99% Al³⁺
，保留2 g/L Li⁺
于萃余液；随后用NaOH调节pH，以水杨酸2-乙基己酯-三烷基氧膦(ES-TRPO)实现Li⁺
选择性萃取(>99%)，其Li/Na、Li/K分离因子分别达169和2376。关键技术包括：pH调控的溶剂萃取、FTIR光谱机理分析、单因素条件优化等。

主要研究结果

1. Al³⁺
   /Li⁺
   分步回收策略的提出
   预实验发现非皂化D2EHPA对Al³⁺
   有选择性，而皂化后导致Li⁺
   共萃取。据此设计"先铝后锂"的两步法，避免传统工艺中Li⁺
   的严重损失。

2. Al³⁺
   优先萃取优化
   在pH 2.0、相比(O/A)1:1、30% D2EHPA条件下，单级Al³⁺
   萃取率达99%，而Li⁺
   损失<5%。FTIR证实Al³⁺
   通过P=O键配位被萃取。

3. Li⁺
   选择性分离突破
   ES-TRPO在pH 11.5时对Li⁺
   展现超高选择性，从含Na⁺
   /K⁺
   的溶液中获得2376的Li/K分离因子，远优于传统沉淀法。

4. 工艺流程构建
   建立完整回收路线：酸浸液→D2EHPA萃Al→NaOH调pH→ES-TRPO提Li，单次循环使产品相Al/Li含量从原液19.9%/8%提升至84%/35%。

结论与意义
该研究创新性地采用非皂化D2EHPA与ES-TRPO协同萃取体系，解决了低品位(8% Li)浸出液中Al³⁺
/Li⁺
分离难题。相比传统工艺，每处理1吨浸出液减少100kg NaOH消耗，且总Li损失控制在5%以下，为复杂体系锂资源回收提供了绿色高效的解决方案。机理研究表明，Al³⁺
通过磷酸酯配位机制被萃取，而Li⁺
则依赖ES-TRPO中氧膦基团的选择性络合。这项技术不仅可推广至其他含锂二次资源处理，也为冶金工业废弃物高值化利用树立了新范式。