CN102690961A - 用低品位α锂辉石为原料直接提取锂的方法 - Google Patents
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Abstract
用低品位α锂辉石为原料直接提取锂的方法，该方法包括:（1）将原料低品位α锂辉石、固体或液体含氟物、硫酸按配比投入到熟化反应器中，预反应后再进行反应，或者不经预反应直接进行反应，反应完全后，产生气体SiF4；锂以硫酸锂的形式存在于反应固相之中；（2）用水浸取反应固相得到含硫酸锂的溶液；（3）过滤浸取液，调节滤液pH以除去离子状态的杂质，过滤即得到纯净的硫酸锂滤液；（4）将硫酸锂滤液蒸发浓缩，除去水分后加入纯碱沉淀锂离子，再用常规方法干燥，得到锂盐产品。本方法解决了利用天然低品位α锂辉石提取锂的难题，有效地实现了低品位α锂辉石资源的利用，操作简单，效果好，能耗低，适用于以天然α锂辉石为原料提取锂的企业。
Description
技术领域
本发明涉及锂，具体而言，涉及用天然低品位α锂辉石直接提锂的工艺。
背景技术
锂盐作为一种重要的新能源材料，对于锂电池、核电等新能源行业的发展具有极其重要的意义。近年来，新能源的发展使锂盐产品的需求日益增长，但是由于目前矿物提锂技术的高能耗、高成本；盐湖提锂工艺的巨大投资及盐湖本身所处的恶劣的环境，使锂盐产品价格高昂，严重制约了新能源的发展步伐。
国内外主要从锂固体矿物和盐湖卤水中提取锂。目前我国盐湖卤水中提取锂的技术正在完善中，但是从锂固体矿提锂的技术比较成熟，锂固体矿仍然是锂盐提取的主要原料。我国锂矿物资源丰富，锂辉石的储量占世界前列。如何高效、低能耗、低成本的开发锂辉石矿物中的锂资源是我国新能源发展所必须面临的紧迫课题。
从锂辉石中提锂的方法主要有硫酸盐混合烧结法、氯化焙烧法、石灰石焙烧法和碳酸钠加压法等。目前以上工艺存在着生产成本高、能耗大、环保问题严重等问题，且仅可利用Li2O含量大于等于6％的高品位锂辉石进行生产。由于锂辉石是不可再生资源，现有的提锂生产工艺不能合理利用锂辉石资源。
经检索，中国专利数据库中与锂辉石提取锂相关的专利申请件有99114696.4号《锂辉石生产单水氢氧化锂工艺》、200410000728.0号《用高铁锂辉石制备低铁α-型锂辉石的方法》、200710085901.5号《用锂辉石精矿制备锂的方法》、201010279730.1号《一种从锂辉石中提取锂盐的方法》和201110358932.X 号《锂辉石精矿氟化学提锂工艺》，但尚无天然低品位α锂辉石的低温腐蚀法直接提锂的专利技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用低品位α锂辉石为原料直接提取锂的方法，以解决利用天然低品位α锂辉石提取锂的难题。
发明人提供的用低品位α锂辉石为原料直接提锂的方法是：在常规的熟化反应器中，通过控制α锂辉石、固体/液体含氟物、浓硫酸的加入比例、反应温度、反应时间等工艺操作条件，经过传质、传热、反应工艺过程，使天然α锂辉石中锂资源从固相中转移成可溶于水的硫酸锂，再用碱处理，制得锂盐；本方法具体的步骤包括：
（1）将原料低品位α锂辉石、固体或液体含氟物、硫酸按质量配比投入到熟化反应器中，预反应后再进行反应，或者不经预反应直接进行反应，反应完全后，产生气体SiF4；锂以硫酸锂的形式存在于反应固相之中；
（2）用水浸取反应固相得到含硫酸锂的混合溶液；
（3）过滤浸取液，调节该滤液pH以除去铝、镁、钙、铁等离子状态的杂质，过滤即得到纯净的硫酸锂滤液；
（4）将硫酸锂滤液蒸发浓缩，除去水分后加入纯碱沉淀锂离子，再用常规干燥方法干燥，得到锂盐产品。
上述方法的第1步中，所述原料低品位α锂辉石、固体或液体含氟物、硫酸的质量配比为1∶0.5∶6；所述α锂辉石是天然开采后未经选矿及高温焙烧的锂辉石，其中LiO2的质量分数为3.20％～4.31％；所述固体或液体含氟物是含氟矿物、氟盐、含氟液体的一种或者多种；所述硫酸的质量分数为98％；所述有预反应温度的为40℃，预反应时间为20min；所述直接反应的温度为220℃、反应时间3h。
上述方法的第2步中，所述含硫酸锂的混合溶液是含有硫酸锂、硫酸铝、硫酸铁的混合溶液。
上述方法的第3步中，所述调节滤液的pH是控制pH值为5.0～10.0。
上述方法的第4步中，所述硫酸锂滤液蒸发浓缩是在常压下进行的；所述浓缩后液加入纯碱碳化沉锂的量，以溶液的pH值达到9～10为准。
发明人指出：本发明方法是利用氟化氢在较低温度下可以破坏腐蚀硅酸盐这一特性，在反应过程中添加液相或者固相氟化物添加剂，直接腐蚀破坏天然α锂辉石，省去了高温1100℃焙烧α锂辉石进行晶形转换的步骤，从而达到以天然α锂辉石为原料直接提取锂资源的目的。
发明人又指出：经预反应处理后的体系锂提取率较无预反应的体系提高6％～45％。
采用本发明方法，解决了利用天然低品位α锂辉石提取锂的难题，有效地实现了低品位α锂辉石资源的利用，方法操作简单，效果好，能耗低，适用于以天然α锂辉石为原料提取锂的生产企业。
具体实施方式
实施例1：
取原料低品位α锂辉石1t、含氟添加剂0.5t、98％硫酸6t，充分搅拌后先在预熟化反应器中进行预反应，控制温度为40℃，预反应时间为20min；预反应结束后混合料进入熟化反应器，在反应温度为220℃下反应3h后结束。反应固相用水浸取后，液固分离得到硫酸锂、硫酸铝、硫酸铁等的混合溶液，经检测此时锂提取率达到95.3％；进一步调节该溶液的pH至5.0～10.0，以除去铝、镁、钙、铁等杂质，滤去沉淀杂质后，将溶液在常压下进行浓缩，再加入纯碱进行沉锂，调节溶液的pH值为9.0-10.0；过滤烘干后，即得到92％以上的工业级碳酸锂产品。
实施例2：
取原料低品位α锂辉石1t、含氟添加剂1.0t、98％硫酸9t，充分搅拌后置于反应器中，在温度为220℃下恒温反应3h后结束，反应固相用水浸取后，液固分离得到硫酸锂、硫酸铝、硫酸铁等的混合溶液，经检测无预反应实验锂提取率仅为48.7％；进一步调节该溶液的pH至 5.0～10.0，以除去铝、镁、钙、铁等杂质，滤去沉淀杂质后，将溶液在常压条件下进行浓缩，再加入纯碱进行沉锂，调节溶液的 pH值为9.0～10.0；过滤烘干后，即得到80％以上的粗碳酸锂产品。
上述产品，根据需要可用以进一步制取精制锂盐。
Claims (5)
1. 用低品位α锂辉石为原料直接提取锂的方法，其特征包括以下步骤
（1）将原料低品位α锂辉石、固体或液体含氟物、硫酸按质量配比投入到熟化反应器中，预反应后再进行反应，或者不经预反应直接进行反应，反应完全后，产生气体SiF4；锂以硫酸锂的形式存在于反应固相之中；
（2）用水浸取反应固相得到含硫酸锂的混合溶液；
（3）过滤浸取液，调节该滤液pH以除去离子状态的杂质，过滤即得到纯净的硫酸锂滤液；
（4）将硫酸锂滤液蒸发浓缩，除去水分后加入纯碱碳化沉淀锂离子，再用常规干燥方法干燥，得到锂盐产品。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第1步中，所述原料低品位α锂辉石、固体或液体含氟物、硫酸的质量配比为1∶0.5∶6；所述α锂辉石是天然开采后未经选矿及高温焙烧的锂辉石，其中LiO2的质量分数为3.20％～4.31％；固体或液体含氟物是含氟矿物、氟盐、含氟液体的一种或者多种；硫酸的质量分数为98％；所述有预反应温度的为40℃，预反应时间为20min；所述直接反应的温度为220℃、反应时间3h。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第2步中，所述含硫酸锂的混合溶液是含有硫酸锂、硫酸铝、硫酸铁的混合溶液。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第3步中，所述调节滤液的pH是控制pH值为5.0～10.0。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于第4步中，所述硫酸锂滤液蒸发浓缩是在常压下进行的；所述加入纯碱碳化沉淀锂离子的量，以溶液的pH值达到9～10为准。
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