CN107265486B - 利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法 - Google Patents

利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，S1，将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂混合，浸出，过滤得到含锂浸出液；S2，加入双氧水，搅拌，加入氨水溶液调节pH，补加水稀释，过滤得到含锂净化液；S3，蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液；S4，加入氯化镁，再逐渐添加氢氧化钠溶液调节pH，搅拌，在常温下反应，反应结束后，过滤，得到除磷滤液；S5，将除磷滤液加热浓缩，加入固体碳酸钠，反应结束，趁热过滤，用开水洗涤沉淀，烘干得到碳酸锂。本发明采用化学沉淀法，以氨水为铝沉淀剂，以镁盐为磷沉淀剂，实现锂铝分离和锂磷分离，最终制得碳酸锂。

Description

利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法
技术领域
本发明属于锂盐制备技术领域，涉及一种制备碳酸锂的新方法，特别是一种 利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法。
背景技术
近年来，锂和锂产品在高新技术领域的应用得到不断发展，战略地位不断提 升。锂资源经开采加工后可制得多种锂产品，主要有碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂、 磷酸锂、溴化锂、磷酸二氢锂等，其中碳酸锂是最重要的锂产品，是锂工业的基 础原料，不仅可直接使用，还可作为原料与其他化合物反应制得其他锂产品，广 泛应用于锂电池、陶瓷、玻璃、核反应堆、航空航天、制冷、焊接、冶炼、医药 等领域，尤其在锂电池应用方面具有突出的环保特性，而成为新世纪重要的绿色 能源材料之一。
目前，制备碳酸锂的原料主要为花岗伟晶岩矿床和盐湖卤水，国内以花岗伟 晶岩矿床为主，国外则以盐湖卤水为主。国内外学者对其进行了大量研究，取得 了大量研究成果，但以含锂铝质岩为原料制备碳酸锂的研究鲜有报道。本研究以 含锂铝质岩为原料，以硫磷混酸为浸出剂，其浸出液显著特点是铝离子含量高， 而锂离子含量低，且含锂浓缩液中含有大量磷，直接加沉淀剂碳酸钠，会生成溶 解度更小的磷酸锂，要制得碳酸锂，需在沉锂前除磷，二者导致碳酸锂制备困难。 因此，如何实现浸出液中锂铝的分离及含锂浓缩液中锂磷的分离，同时又能减少 分离过程锂离子的损失，是制备碳酸锂的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，确定碳酸锂 的制备工艺流程，为有效提取含锂铝质岩中的微量元素锂提供有价值的基础研究 资料，以克服现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的：
本发明是这样一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，它主要包括如下步 骤：
S1，将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100℃下浸出3h， 反应结束后，过滤得到含锂浸出液；所述固液比指含锂铝质岩矿粉质量与硫磷混 酸浸出剂体积比；其中硫磷混酸浸出剂体积单位为ml，含锂铝质岩矿粉质量单 位为g。
S2，往所述含锂浸出液中加入双氧水，不断搅拌，再逐渐加入氨水溶液调节 pH值至5.5，补加水稀释，过滤得到含锂净化液；
S3，将所述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出大部 分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液；
S4，往含锂浓缩液中加入氯化镁，再逐渐添加氢氧化钠溶液调节pH值至9.5， 同时不断搅拌，搅拌强度为300r·min-1，在常温下反应1h，反应结束后，过滤， 得到除磷滤液；
S5，将除磷滤液加热浓缩，保持温度在90℃以上，加入固体碳酸钠，反应 30min，反应结束，趁热过滤，用开水洗涤沉淀，烘干得到碳酸锂。
其中：
S1中所述含锂铝质岩粒度为-0.074mm，所述硫磷混酸浸出剂是按浓硫酸: 浓磷酸:去离子水＝3～5:3～5:4～6的体积比构成。
S1中所述浸出为搅拌浸出，搅拌强度为300r·min-1。
S2中所述双氧水为Fe2+氧化剂，氨水为Al3+和Fe3+的沉淀剂。
S2中含锂浸出液稀释倍数为0倍～2倍，双氧水浓度为30％，双氧水体积为 含锂浸出液体积的5％，氨水浓度为6mol·L-1～14mol·L-1，温度为25℃～65℃， 搅拌强度为300r·min-1，补加水温度为45℃。
S4中所述氯化镁为磷沉淀剂，氢氧化钠溶液为pH调整剂。
S4中所述氯化镁在每100mL～200ml含锂浓缩液中的添加量为8g～18g，氢 氧化钠溶液浓度为10mol·L-1。
S5中所述固体碳酸钠为锂沉淀剂。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，通过采用硫磷混酸浸 出铝质岩中的锂，使大部分锂游离出来，锂的浸出率在95％以上。
本发明提供了一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，以价廉易得的双氧水 为氧化剂，氨水为沉淀剂，采用化学沉淀法有效分离浸出液中的锂和铝，铝离子 沉淀率达99.9％～99.99％。
本发明提供了一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，充分利用含锂浓缩液 含氨氮和磷的特点，以镁盐为沉淀剂，采用磷酸铵镁沉淀法有效分离浓缩液中的 锂和磷，磷沉淀率高达93.32％。
本发明提供了一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，确定了碳酸锂的制备 工艺流程，具有操作简单、可靠性高、适应性强、锂浸出率高、铝沉淀率高、磷 沉淀率高等优点，还可综合回收氢氧化铝、硫酸铵、磷酸二氢铵、磷酸铵镁等副 产品。
本发明采用化学沉淀法，以氨水为铝沉淀剂，以镁盐为磷沉淀剂，实现锂铝 分离和锂磷分离，最终制得碳酸锂，这对铝质岩综合治理和资源综合利用具有一 定指导作用和参考价值，也对锂工业的发展具有重要意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。
实施例1：
将含锂铝质岩20～100g和硫磷混酸浸出剂固按液比1:4混合，在100℃下搅 拌浸出3h，搅拌强度为300r·min-1，反应结束后，过滤得到含锂浸出液，锂浸 出率为99.67％，铝浸出率为88.35％。在45℃下，往上述含锂浸出液中加入体积 为含锂浸出液体积5％的质量分数为30％的双氧水，不断搅拌，再逐渐加入6 mol·L-1氨水调节pH至5.5，过滤得到含锂净化液，锂损失率为33.56％，铝沉淀 率为99.95％。将上述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析 出大部分硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液。往含锂浓缩液中加入 18g氯化镁，再逐渐添加氢氧化钠溶液调节pH至9.5，同时不断搅拌，搅拌强度为300r·min-1，在常温下反应1h，反应结束后，过滤，得到除磷滤液，磷沉淀 率为93.32％。最后将除磷滤液加热浓缩，保持温度在90℃以上，按计算量的110％ 加入固体碳酸钠，反应30min，反应结束，趁热过滤，用开水洗涤沉淀，烘干得 到碳酸锂。含锂铝质岩矿粉质量本实验过程中取20克～100克；氯化镁在每100 mL～200ml含锂浓缩液中的添加量为8g～18g，氢氧化钠溶液浓度为10mol·L-1。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采 用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1，将含锂铝质岩和硫磷混酸浸出剂按固液比1:4混合，在100 ℃下浸出3h，反应结束后，过滤得到含锂浸出液；所述固液比指含锂铝质岩矿粉质量与硫磷混酸浸出剂体积比；
S2，往所述含锂浸出液中加入双氧水，不断搅拌，再逐渐加入氨水溶液调节pH值至5.5，补加水稀释，过滤得到含锂净化液；
S3，将所述含锂净化液蒸发浓缩，形成热的饱和溶液，冷却结晶，析出硫酸铵和磷酸二氢铵混合晶体，得到含锂浓缩液；
S4，往含锂浓缩液中加入氯化镁，再逐渐添加氢氧化钠溶液调节pH值至9.5，同时不断搅拌，搅拌强度为300 r·min-1，在常温下反应1 h，反应结束后，过滤，得到除磷滤液；
S5，将除磷滤液加热浓缩，保持温度在90℃以上，加入固体碳酸钠，反应30 min，反应结束，趁热过滤，用开水洗涤沉淀，烘干得到碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S1中所述含锂铝质岩粒度为-0.074mm，所述硫磷混酸浸出剂是按浓硫酸 : 浓磷酸 : 去离子水=3~5 :3~5 : 4~6的体积比构成。
3.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S1中所述浸出为搅拌浸出，搅拌强度为300 r·min-1。
4.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S2中所述双氧水为Fe2+氧化剂，氨水为Al3+和Fe3+的沉淀剂。
5.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S2中含锂浸出液稀释倍数为0倍~2倍，双氧水浓度为30%，双氧水体积为含锂浸出液体积的5%，氨水浓度为6 mol·L-1~14 mol·L-1，温度为25℃~65℃，搅拌强度为300 r·min-1，补加水温度为45℃。
6.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S4中所述氯化镁为磷沉淀剂，氢氧化钠溶液为pH调整剂。
7.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S4中所述氯化镁在每100 mL～200ml含锂浓缩液中的添加量为8g~18g，氢氧化钠溶液浓度为10 mol·L-1。
8.根据权利要求1所述的利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法，其特征在于：S5中所述固体碳酸钠为锂沉淀剂。
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