CN106148730B - 一种从锂云母中提取碱金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从锂云母中提取碱金属的方法，包括将锂云母粉碎，加入过量盐酸浸提后去除其中的不溶物，得到的提取液进行喷雾干燥，干燥物料水洗，固液分离得到氯盐溶液；对氯盐溶液进行分级纯化，得到不同的碱金属盐。本发明方法，可以高效去除其中的杂质，利于后续的分离纯化。过量的盐酸及喷雾干燥生成的盐酸可以方便地回收利用，有利于降低环境污染。本方法用水量少，结晶效率高，物料流通量和能量消耗低。同时，本发明方法可以有效降低去除杂质造成的碱金属损失，可以更为高效地回收其中的碱金属。

Description

一种从锂云母中提取碱金属的方法

技术领域

本发明涉及一种从锂云母中提取碱金属的方法，特别涉及一种可以综合提取锂云母中碱金属的方法。

背景技术

锂云母是最主要的锂矿之一，含有丰富的锂，同时还伴生钾、钠、铷、铯等碱金属。

我国的锂云母矿储量非常丰富，是提取碳酸锂的重要矿产资源。同时，锂云母中含有硅、铝以及钾、铷、铯等碱金属资源，在提取碳酸锂的过程中可以综合回收利用这些资源，充分发掘锂云母的利用价值，从而大幅降低碳酸锂的生产成本。所以，用锂云母作原料来提取碳酸锂具有广阔的发展前景和明显的经济效益。

为了充分开发利用锂云母矿，需要将各种碱金属分离提纯。目前锂云母矿主要是通过石灰石法、硫酸盐法、硫酸法、压煮法、氯化物焙烧法等工艺获得云母的提取液。

目前锂云母的煅烧生产普遍使用窑炉生产方式，如立窑和回转窑等，煅烧温度为800~950℃，对于目前现有的煅烧装置和设备而言，需要至少维持60分钟。在这种情况下，一是维持高温加热时间过长，能源消耗过大；二是锂云母长时间在高温下溶解与煅烧会导致稀有金属材料烧失率升高，降低了稀有金属的回收利用率，还会造成环境污染。

工业上从锂云母中提取碳酸锂的方法中主要有氯化焙烧法、硫酸法和石灰石焙烧法等。传统方法中氯化焙烧一般在回转窑内进行，焙烧温度对氯化焙烧影响很大。焙烧温度过低，锂云母不能充分氯化，回收率低；温度过高，熟料熔化粘结，并在回转窑内结圈，使操作困难。硫酸法则存在浸出溶液杂质含量高，净化负荷量重；蒸发效率低、完成液和母液多次蒸发，操作繁杂；碱金属盐回收率不高，大部分停留在残渣中等缺点。而石灰石焙烧法存在蒸发能耗大、蒸发效率低、回收率较低等问题，并且浸取以后得到的矿泥有凝聚性，给设备的维护带来了困难。

现有的方法，普遍能耗高，污染大，物料流通量大，难以适应日益提高的环保要求。

发明内容

针对现有方法存在能耗高、废渣多、物料流通量大等问题，本发明的一个目的在于提供一种从锂云母中提取碱金属的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种从锂云母中提取碱金属的方法，包括如下步骤：

1)将锂云母粉碎，加入过量盐酸浸提，得到盐酸浸提液；

2)将盐酸浸提液固液分离，去除其中的不溶物，得到提取液；

3)将提取液于300～400℃的喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，得到干燥物料；

4)将干燥物料水洗，固液分离得到氯盐溶液；

5)对氯盐溶液进行分级纯化，得到不同的碱金属盐。

作为上述方法的进一步改进，喷雾干燥时产生的尾气通入浓缩塔，其余热及盐酸回收利用。

作为上述方法的进一步改进，分级纯化时，先在氯盐溶液中添加水溶性氢氧化物将溶液中的至少部分杂质离子沉淀，之后固液分离，得到氯盐溶液2。

作为上述方法的进一步改进，调节氯盐溶液的pH为8～13将溶液中的至少部分杂质离子沉淀。

作为上述方法的进一步改进，在氯盐溶液2加入水溶性碳酸盐，将锂沉淀，固液分离得到碳酸锂和氯盐溶液3。

作为上述方法的进一步改进，将氯盐溶液3浓缩至氯化钾恰好饱和，趁热过滤收集氯化钠晶体，得到氯盐溶液4。

作为上述方法的进一步改进，将氯盐溶液4充分冷却，固液分离得到氯化钾晶体，得到氯盐溶液5。

作为上述方法的进一步改进，调节氯盐溶液5的pH为10～13，以改性t-BAMBP为萃取剂，磺化煤油为溶剂萃取铷铯，然后用盐酸反萃得到氯化铷铯产品。

作为上述方法的进一步改进，锂云母粉碎至250～300目之间。

作为上述方法的进一步改进，喷雾干燥塔内的温度为350～400℃。

本发明的有益效果是：

本发明方法，可以高效去除其中的杂质，利于后续的分离纯化。过量的盐酸及喷雾干燥生成的盐酸可以方便地回收利用，有利于降低环境污染。与传统的硫酸浸提法相比，本发明方法在分离提纯过程中，能大大减少溶解、蒸发的水量，提高结晶效率，减少整个工艺流程的物料流通量和能量消耗，从而提高产能和降低成本。本发明采用喷雾干燥焙烧技术，有效的提高了干燥效率和氯化铝的转化效率，同时有效利用了这一过程中产生的盐酸，进一步降低了盐酸的用量。同时，本发明方法可以有效降低因去除杂质造成的碱金属损失，可以更高效地回收其中的碱金属。

本发明方法，对锂云母的品位要求低，不仅适用于高品位锂云母的处理，也可以应用于低品位锂云母的处理，克服了现有技术的不足。

附图说明

图1是本发明方法的一种工艺流程图。

具体实施方式

将锂云母粉碎有助于提高物料与盐酸的接触面积，但是颗粒过细并不利于后续的固液分离处理，发明人通过大量实验，发现将锂云母粉碎至250～300目可以获得更佳的效果。

升温有利于反应的进行，缩短盐酸浸提的时间。发明人经过大量实验发现，浸提温度为50～100℃，浸提时间为1～4小时时，可以高效地将锂云母中的碱金属元素浸提出来。

浸提时所使用的盐酸可以是工业盐酸，其浓度为20%～36%（质量百分数浓度），为获得更好的浸提效果，盐酸一般过量加入，盐酸的用量为锂云母质量的1～4倍。

AlCl₃在喷雾干燥过程中的水解是可逆反应，发明人巧妙的将反应产生的盐酸通过负压抽出并回收利用，使反应向利于氢氧化铝生成的方向进行，产生的氢氧化铝受热分解得到氧化铝。喷雾塔的利用大大减少了物料的投入，生成的氧化铝也可以进行资源化处理，有效减少了废弃物的产生，物料循环利用好，物料流通量小，设备产能大，生产效率高，节能环保。当喷雾干燥的温度控制在350～400℃之间时，更有利于氯化铝转化成氧化铝。

下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。

以下实施例中，如无特别说明，盐酸浓度均本领域中常用的质量百分数浓度。

本发明方法的一种较为具体的工艺流程如图1所示。

实施例1

1)盐酸浸取锂云母

500L的搪瓷反应釜中，加入250～300目100 kg锂云母和250 kg工业盐酸（31%～33%），100℃搅拌2小时，冷却并压滤获得锂云母的浓盐酸浸提液。

2)浸提液除Al

在喷雾塔中保持塔内温度稳定在380℃，AlCl₃转化为Al₂O₃。收集固体产物，HCl尾气吸收重返盐酸浸出反应釜。固体产物用200 kg水溶解，压滤除去不溶于水的Al₂O₃固体，得到氯盐溶液。

3)Al、Mg、Fe沉淀分离

氯盐溶液1放入沉降槽中，加入NaOH，调节pH=8～9，溶液中出现褐色沉淀，静置，压滤除去Al、Mg、Fe杂质，得到的滤液继续加入NaOH，调节pH=9～13，待氢氧化镁、氢氧化铁充分沉降，压滤除去Mg、Fe沉淀，得到氯盐溶液2。

4)碳酸钠沉淀锂，得到产品1-碳酸锂

氯盐溶液2放入沉降槽中，加热到90℃，慢慢加入14 kg 固体Na₂CO₃，加完后继续搅拌1小时，待碳酸锂充分沉淀，过滤得到氯盐溶液3和碳酸锂固体，固体产品用离心机甩干，并用少量水洗涤，锂的收率约80～95%；洗涤液返回到氯盐溶液3。

5)热浓缩分离氯化钠

氯盐溶液3在100 ℃恒温浓缩至至氯化钾接近饱和，此时已有大量的氯化钠晶体析出，快速过滤得到氯化钠晶体（产品2）和氯盐溶液4。氯化钠以十八胺盐酸盐（ODA）做为氯化钾正浮选捕收剂，乙二醇酯做起泡剂，浮选法分离除去少量的KCl杂质提纯，得到更高纯度的NaCl。浮选出的KCl通过热浓缩-冷结晶方法进一步提纯。

6)冷结晶析出氯化钾

氯盐溶液4充分冷却到-10℃，有大量晶体析出，快速过滤，得到氯化钾晶体（产品3）和氯盐溶液5。

7)萃取铷铯，得产品4

氯盐溶液5用氢氧化钠调节pH=12，以改性的t-BAMBP为萃取剂，磺化煤油为溶剂萃取铷铯，然后用盐酸反萃得到氯化铷铯产品，反萃后的t-BAMBP可以重复利用。铷铯的回收率约30-50%。萃取后的所有水相用盐酸或者氢氧化钠调节到中性，并回收重新提纯。

实施例2

1)将锂云母进行球磨，全部过250目筛，然后用闪蒸机进行烘干；

2)将得到的锂云母用盐酸进行溶解浸出，盐酸浓度为23%，盐酸的用量为锂云母质量的2倍，反应温度为65℃，反应时间为4小时；

3)将反应得到的料浆过滤后将二氧化硅分离，得酸浸出液；

4)将酸浸出液送入喷雾塔中在350℃进行喷雾干燥焙烧，喷雾塔中的盐酸蒸汽用浓缩塔吸收后，用柱塞泵送入到反应釜中进行循环利用，重新参与反应，而浓缩塔尾气则通过吸收塔吸收残余的盐酸，再用碱吸收后进行排放；收集到的粉料通过闪蒸机烘干后用水浸出，压滤将氧化铝分离，得到水浸出液；

5)将水浸出液用氢氧化钠调节pH除杂质，加入碳酸钠沉淀，得到碳酸锂和氯盐溶液；

6)氯盐溶液通过热浓缩过滤和冷结晶析出的方法，分别获得氯化钠和氯化钾产品，以及过滤后的母液；

7)母液用氢氧化钠调节成碱性后，用改性的t-BAMBP萃取得到铷铯盐产品，剩余的母液回收并重新提纯利用。

实施例3

1)将锂云母进行球磨，全部过270目筛，然后用闪蒸机进行烘干；

2)将锂云母用盐酸进行溶解浸出，盐酸浓度为26%，盐酸的用量为锂云母质量的2.5倍，反应温度为75℃，反应时间为3.5小时；

3)将反应得到的料浆过滤后将二氧化硅分离，得酸浸出液；

4)将酸浸出液送入喷雾塔中在360℃进行喷雾干燥焙烧，喷雾塔中的盐酸蒸汽用浓缩塔吸收后，用柱塞泵送入到反应釜中进行循环利用，重新参与反应，而浓缩塔尾气则通过吸收塔吸收残余的盐酸，再用碱吸收后进行排放；收集到的粉料通过闪蒸机烘干后用水浸出，压滤将氧化铝分离，得到水浸出液；

5)将水浸出液用氢氧化钠调节pH除杂质，加入碳酸钠沉淀，得到碳酸锂和氯盐溶液；

6)氯盐溶液通过热浓缩过滤和冷结晶析出的方法，分别获得氯化钠和氯化钾产品，以及过滤后的母液；

7)母液用氢氧化钠调节成碱性后，用改性的t-BAMBP萃取得到铷铯盐产品，剩余的母液回收并重新提纯利用。

实施例4

1)将锂云母进行球磨，全部过280目筛，然后用闪蒸机进行烘干；

2)将锂云母用盐酸进行溶解浸出，盐酸浓度为29%，盐酸的用量为锂云母质量的2.7倍，反应温度为85℃，反应时间为3小时；

3)将反应得到的料浆过滤后将二氧化硅分离，得酸浸出液；

4)将酸浸出液送入喷雾塔中在370℃进行喷雾干燥焙烧，喷雾塔中的盐酸蒸汽用浓缩塔吸收后，用柱塞泵送入到反应釜中进行循环利用，重新参与反应，而浓缩塔尾气则通过吸收塔吸收残余的盐酸，再用碱吸收后进行排放；收集到的粉料通过闪蒸机烘干后用水浸出，压滤将氧化铝分离，得到水浸出液；

5)将水浸出液用氢氧化钠调节pH除杂质，加入碳酸钠沉淀，得到碳酸锂和氯盐溶液；

6)氯盐溶液通过热浓缩过滤和冷结晶析出的方法，分别获得氯化钠和氯化钾产品，以及过滤后的母液；

7)母液用氢氧化钠调节成碱性后，用改性的t-BAMBP萃取得到铷铯盐产品，剩余的母液回收并重新提纯利用。

实施例5

1)将锂云母进行球磨，全部过300目筛，然后用闪蒸机进行烘干；

2)将锂云母用盐酸进行溶解浸出，盐酸浓度为33%，盐酸的用量为锂云母质量的3.5倍，反应温度为98℃，反应时间为2小时；

3)将反应得到的料浆过滤后将二氧化硅分离，得酸浸出液；

4)将酸浸出液送入喷雾塔中在380℃进行喷雾干燥焙烧，喷雾塔中的盐酸蒸汽用浓缩塔吸收后，用柱塞泵送入到反应釜中进行循环利用，重新参与反应，而浓缩塔尾气则通过吸收塔吸收残余的盐酸，再用碱吸收后进行排放；收集到的粉料通过闪蒸机烘干后用水浸出，压滤将氧化铝分离，得到水浸出液；

5)将水浸出液用氢氧化钠调节pH除杂质，加入碳酸钠沉淀，得到碳酸锂和氯盐溶液；

6)氯盐溶液通过热浓缩过滤和冷结晶析出的方法，分别获得氯化钠和氯化钾产品，以及过滤后的母液；

7)母液用氢氧化钠调节成碱性后，用改性的t-BAMBP萃取得到铷铯盐产品，剩余的母液回收并重新提纯利用。

Claims (10)

1.一种从锂云母中提取碱金属的方法，包括如下步骤：

1）将锂云母粉碎，加入过量盐酸浸提，得到盐酸浸提液；

2）将盐酸浸提液固液分离，去除其中的不溶物，得到提取液；

3）将提取液于300～400℃的喷雾干燥塔内进行喷雾干燥，得到干燥物料；

4）将干燥物料水洗，固液分离得到氯盐溶液；

5）对氯盐溶液进行分级纯化，得到不同的碱金属盐。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：喷雾干燥时产生的尾气通入浓缩塔，其余热及盐酸回收利用。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：分级纯化时，先在氯盐溶液中添加水溶性氢氧化物将溶液中的至少部分杂质离子沉淀，之后固液分离，得到氯盐溶液2。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：调节氯盐溶液的pH为8～13将溶液中的至少部分杂质离子沉淀。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：在氯盐溶液2加入水溶性碳酸盐，将锂沉淀，固液分离得到碳酸锂和氯盐溶液3。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：将氯盐溶液3浓缩至氯化钾恰好饱和，趁热过滤收集氯化钠晶体，得到氯盐溶液4。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：将氯盐溶液4充分冷却，固液分离得到氯化钾晶体，得到氯盐溶液5。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：调节氯盐溶液5的pH为10～13，以改性t-BAMBP为萃取剂，磺化煤油为溶剂萃取铷铯，然后用盐酸反萃得到氯化铷铯产品。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：锂云母粉碎至250～300目之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：喷雾干燥塔内的温度为350～400℃。