CN1043155C - 用焙烧锂云母石灰生产氢氧化锂的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种用焙烧锂云母石灰生产氢氧化锂的工艺方法，它只用锂云母和石灰石为原料，先将锂云母在高温及蒸汽存在下进行焙烧成焙烧锂云母，将磨细的焙烧锂云母与消石灰、返回的部分母液、残渣洗水一起进行压煮溶出，溶出液经除杂后蒸发结晶析出氢氧化锂产品。该法优点是石灰石用量少60%，能耗降45%，渣量少50%，锂云母的分解率为97%，回收率为80%，可提高磨机产能5倍，转窑的产能以产品计可提高4倍，投资少、成本低，经济效益显著。

Description

用焙烧锂云母石灰生产氢氧化锂的工艺方法
本发明涉及一种用焙烧锂云母和石灰为原料生产氢氧化锂的工艺方法。
以锂云母矿石为原料生产氢氧化锂，有人曾研究过直接用石灰压煮锂云母的方法，它将锂云母磨细这200目，直接加水加氢氧化钙在高压釜内进行压煮，锂云母∶Ca(OH)2∶水=1∶1.8∶10，温度为240℃-260℃，压力为2.8MPa，反应4小时，分解率可这95％。但此法石灰石用量大，节能效果不显著，压煮温度高，压力高，高压漫出设备系统造价高。尤其是釜内结疤，泥渣膨胀，分离洗涤困难，故工业上难以实施。
目前工业上所采用的是石灰石烧结法，该法按锂云母∶石灰石=1∶3配料湿磨，磨细到-160目，料浆含水36％左右，入回转窑烧结，分解率为81％左右，再经湿磨溶出，除杂后，经蒸发结晶析出氢氧化锂产品，其工艺流程如图1所示。该法原料简单、价格低廉、来源广泛，生产过程简单。但它存在着石灰石配比高，需要在回转窑内分解大量的石灰石(每生产1吨产品需分解40吨左右)能耗高，物料流量大，设备产能低(φ2.07×46米回转窑产品计产能为800吨/年)，渣量大(42吨渣/吨产品)，回收率低(67％左右)等问题。
本发明提供一种石灰石用量少、能耗低、渣量少、回收率显著提高的用焙烧锂云母与石灰为原料生产氢氧化锂的工艺方法。
本发明是这样实现的：用焙烧锂云母和石灰生产氢氧化锂的工艺方法，它只用锂云母和石灰石为原料，先将锂云母在高温及蒸汽存在下进行焙烧成焙烧锂云母；石灰石经锻烧成石灰再消化成消石灰；将磨细的焙烧锂云母与消石灰、返回的氢氧化锂结晶析出后的部分母液、残渣洗水一起进行压煮溶出，该过程需控制氢氧化钾浓度，控制液固比为(2-6)∶1、温度为80-180℃，在不断搅拌下，反应0.5-7小时，使锂云母分解，将其中的氧化锂变为氢氧化锂溶出；溶出液用消石灰除碳酸根，除铝后，进行用氢氧化锂返回的多段蒸发结晶析出氢氧化锂；经洗涤、干燥得合格的氢氧化锂产品。其工艺流程如图2示。
将锂云母在回转窑内焙烧，并直接向窑内喷水，以保持焙烧窑内有大量水蒸汽存在，焙烧温度为900℃-1000℃，经云母经焙烧后反应性能大大改善而且可磨性系数提高6倍。焙烧锂云母经细磨至细度为80-350目，与消石灰、返回的部分母液、残渣洗水三者一起进行压煮溶出，压煮溶出为分步进行，消石灰与洗水也分步加入；压煮溶出过程中利用返回的部分母液来调整溶液中氢氧化钾(KOH)浓度，控制浓度在8-40克/升，并加入50-90％的消石灰，30-90％的洗水，溶出时加入10-60％的消石灰，10-70％的洗水，在不断搅拌下，压煮温度为130-180℃，反应时间为0.5-7小时，使其充分分解，分解率可达97％以上，搅拌速度为80-360转/分。压煮溶出过翟中的残渣其分离性能良好，釜内无结疤现象，分离后的残渣用水进行6-7次反向洗涤，洗水返回利用。矿中氧化锂的净溶出率在90％以上。溶出液加少量消石灰除碳酸根、除铝后，经多段蒸发结晶析出氢氧化锂，控制第一段蒸发终点温度为102-130℃，末段蒸发终点温度为130-150℃，氢氧化锂结晶温度为40-80℃，并将末段结晶析出的氢氧化锂返回到第一段蒸发结晶前，返回的氢氧化锂量为蒸发前溶液中氢氧化锂量的10-150％，于第一段结晶析出合格的氢氧化锂。经洗涤干燥得成品。氢氧化锂结晶析出后的母液一部分返回压煮溶出，剩余部分进行碳酸化，使其中的锂成为碳酸锂付产品，碳化后的母液可进一步综合利用，主产品氢氧化锂占90％以上，质量达到国家标准一级品要求。全流程中消石灰总用量与焙烧锂云母之比为(0.7-1.5)∶1。生产过程不需用其他任何化工产品。
本发明与现有工业上应用的石灰石烧结法相比，具有显著有优越性：本发明的石灰石用量少60％，石灰石烧结法中处理一吨锂云母需三吨石灰石，而本法处理一吨锂云母只需1.25吨石灰石，不仅节省大量原料，而且使能耗降低45％左右，同时使残渣减少50％左右，每生产一吨氢氧化锂产品，锂云母消耗量为10吨，石灰石用量为12.6吨，干渣量为21吨，而石灰石烧结法每生产一吨氢氧化锂产品，锂云母消耗量为12.3吨，石灰石用量为40吨左右，干渣量为42吨。锂云母经焙烧后，可磨性系数提高5倍，使同样的磨机其生产能力可提高6倍，由于反应性能大大改善，使锂云母分解率由81％提高到97％以上，锂的回收率由67％左右提高到80％左右。由于分解率及回收率的提高和结晶析出后的部分母液返回利用，使主产品氢氧化锂的产量增高，付产品碳酸锂产量减少。由于石灰石用量的减少，使回转窑的生产能力按产品计提高到4倍。因此本法投资少、成本低、说明本发明具有极为显著的经济效益。
图1为石灰石烧结法工艺流程图
图2为本发明工艺流程图
实施例：
原料锂云母矿石含Li2O4.51％、Na2O1.38％、K2O8.03％、Rb2O1.4％、Cs2O0.25％、F6.57％、附水0.83％、灼减4.37％，余为其他。将上述锂云母在回转窑内焙烧，焙烧温度为980℃，直接向窑内喷水，焙烧后锂云母含Li2O4.8％、Na2O1.41％、K2O8.52％、Rb2O1.44％Cs2O0.28％、F0.71％、灼减0.76％，余为其他。上述焙烧锂云母在球磨机内磨二小时，细度达300目，筛上残留＜1％。
将上述磨细的锂云母10公斤，加母液、洗水、消石灰进行压煮溶出，其残渣经7次反向洗涤，新水用量为120升，洗涤后干渣重21公斤，渣中含Li2O0.236％(其中包括可溶Li2O0.17％)、Na2O0.084％、K2O1.21％、Rb2O0.45％、Cs2O0.11％。矿石中Li2O的分解率为96.67％，净溶出率为90％,K2O净溶出率为70％。压煮溶出液83升，含Li2O5.2克/升、K2O17.2克/升，Al2O30.38克/升，COa -0.87克/升，在80℃下加消石灰0.4公斤，搅拌2小时后，澄清12小时，除去碳酸根和铝离子，过滤后滤液经多段蒸发结晶，得氢氧化锂1.09公斤，其组成为：LiOH57.28％、Na0.024％、K0.13％、SO4 -＜0.001％,Cl-0.0081％、CaO0.01％Fe2O3 0.0015％CO20.11％，酸不溶物＜0.001％，达到国家标准一级品要求，结晶析出后得母液3.36升，含Li2O11.7克/升，K2O424克/升，氢氧化锂结晶析出率为91％，将此母液碳酸化，得含量为97％粗碳酸锂0.08公斤，得碳酸化母液2.3升，其中含Li2O3克/升，K2O620克/升，此过程碳酸锂沉淀率为82％。

Claims (6)

1．一砷用焙烧锂云母和石灰生产氢氧化锂的工艺方法，其特征在于该法只用锂云母和石灰石为原料，先将锂云母在高温及蒸汽存在下进行焙烧成焙烧锂云母；将磨细的焙烧锂云母与消石灰、返回的氢氧化锂结晶析出后的部分母液、残渣洗水一起进行压煮、溶出，该过程控制压煮溶液的氢氧化钾浓度在8-40克/升，利用返回的母液来调整，控制液固比为(2-6)∶1，控制温度为80-180℃，在不断搅拌下，反应0.5-7小时，使锂云母分解，将其中的氧化锂(Li2O)变为氢氧化锂(LiOH)溶出，溶出液用消石灰除碳酸根、除铝后进行用氢氧化锂返回的多段蒸发，结晶析出氢氧化锂，经洗涤、干燥，得合格的单水氢氧化锂产品。
2．根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于锂云母的焙烧温度为900-1000℃，并采用直接向窑内喷水，以保持焙烧窑内大量水蒸汽存在。
3．根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于焙烧锂云母的细度为80-350目(即0.175-0.0413mm泰勒标准)。
4．根据权利要求1所述工艺方法，其特征在于压煮溶出过程分步进行，消石灰与洗水也分步加入，压煮时加50-90％的消石灰、30-90％的洗水；溶出时加10-50％的消石灰、 10-70％的洗水、压煮溶出搅拌速度为80-360转/分。
5．根据权利要求1所述工艺方法，其特征在于多段蒸发、结晶工艺的第一段蒸发终点温度为102-130℃，末段蒸发终点温度为130-150℃，氢氧化锂结晶温度为40-80℃，
6．根据权利要求1所迷工艺方法，其特征在于多段蒸发结晶工艺是将末段结晶析出的氢氧化锂返回到第一段蒸发结晶前，返回的氢氧化锂量为蒸发前溶液中氢氧化锂量10-150％，于第一段结晶析出合格的氢氧化锂产品。
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