CN108584993A - 一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法 - Google Patents

一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法 Download PDF

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韦庆锰
杨雄强
莫燕娇
张帆
甘永兰
李洁玉
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    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/06—Sulfates; Sulfites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，先将锂辉石精矿经转化焙烧‑酸化焙烧后加水浸出，在一定温度和pH的条件下，本发明通过借用锂矿原有的铁，在锂矿酸浸得到含铁的硫酸锂溶液工序时，与溶液中的钾钠离子反应生成钾钠复合物沉淀，达到除去钾钠离子的目的。在没有额外增加工艺流程和原料的前提下，工艺简单效果显著。

Description

一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法
技术领域
本发明属于无机精细化工除杂技术领域，涉及一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法。
背景技术
随着能源危机和环境污染等问题日益突出，开发可持续发展新能源，建设低碳社会成为当务之急，锂电池作为一种新型高能绿色电池备受关注。碳酸锂、氢氧化锂等锂盐用于制取各种锂电材料，在锂电池中具有不可或缺的地位。
目前成熟且广泛被采纳的锂盐生产工艺是采用转型焙烧-硫酸法提锂，即先将锂精矿在950-1100℃焙烧，使其由单斜晶系的α-锂辉石转变成四方晶系的β-锂辉石，然后将硫酸与β-锂辉石在250-300℃下混合焙烧，再加水浸出得含杂的硫酸锂溶液。再对硫酸锂浸出液净化沉淀除杂，脱除铁、铝、硅等离子，然后对净化液蒸发浓缩，加碳酸钠沉锂或苛化再重结晶生产氢氧化锂。
锂盐的生产过程中，钾钠会随着浸出工序进入溶液，且由于后续碳化或苛化，导致其不断在生产体系中累积循环，最终对锂盐产品品质产生的影响极大，目前锂盐厂的处理方法是在锂盐溶液浓缩前开路，把钠钾离子富集的母液单独开路浓缩，把溶液蒸干生产芒硝和钾硝的混合物，此混合物作为难回收处理废物，对环境的潜在危害严重。
发明内容
本发明提供一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，利用锂矿资源中本身含铁的属性，利用铁与钠钾离子在特定pH条件下的复合反应，在不增加工艺流程、生产成本的前提下，达到除去钠钾离子的目的。
本发明先将锂辉石精矿经转化焙烧-酸化焙烧后加水浸出，在一定温度和pH的条件下，本发明通过借用锂矿原有的铁，在锂矿酸浸得到含铁的硫酸锂溶液工序时，与溶液中的钾钠离子反应生成钾钠复合物沉淀，达到除去钾钠离子的目的。在没有额外增加工艺流程和原料的前提下，工艺简单效果显著。
其反应方程式大致为：
3Fe2(S04)3+K2SO4+12H2O＝2KFe3(S04)2(OH)6↓+6H2S04
3Fe2(S04)3+Na2SO4+12H2O＝2NaFe3(S04)2(OH)6↓+6H2S04。
本发明所述的一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，具体包括以下步骤：
1)将锂辉石精矿经转化焙烧-酸化焙烧后加水浸出，得到锂辉石酸浸浸出液；
2)调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，加热到80-100℃维持反应0.5-5.0h，加热反应过程中，反应溶液的pH值始终保持1.0-2.0之间，不断析出黄色的钠钾复合物沉淀，继续保持沸腾反应1.5-2.0h，调节反应液pH到5-6，固液分离，得到滤液。
本发明步骤1)所述的将锂辉石精矿经转化焙烧-酸化焙烧后加水浸出，得到锂辉石酸浸得到的浸出液，是锂辉石精矿转化焙烧温度850-1100℃，焙烧时间0.5-2.0h，转化焙烧自然冷却后，加入110％的浓硫酸，搅拌均匀，然后在250-300℃下混合焙烧，经冷却，以固液比为1∶3加水常温浸出，浸出时间0.5-1.0h，得含杂的硫酸锂溶液，含有钠、钾、铁、锂等离子。
步骤2)所述的调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，加热到80-100℃维持反应0.5-5.0h，是指调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，加入硫酸铁，加热到80-100℃维持反应0.5-5.0h，硫酸铁的加入量为0.1g/1000mL浸出液。
步骤2)所述的调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，是用碳酸钙粉末、石灰调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0。
步骤2)所述的调节反应液pH到5-6，是加石灰调节反应液pH到5.0-6.0。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在含钠钾铁的硫酸锂液体中，采用控制变量铁离子浓度的方法，使钠钾离子形成黄钠铁钒、黄钾铁钒晶体能达到去除钠钾离子的目的。此方法在不增加流程，降低成本的情况下，能把钠钾离子降到电池级标准。
2、本发明方法，铁钒晶体具有渣量少，易过滤，夹带主金属元素少的优点，相比较传统的冷冻析出法除钠钾，使用溶液中的钾钠离子反应生成钾钠复合物沉淀，达到除去钾钠的目的，可以降低成本，减少设备投入，并能做到锂离子的零损失。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1：
取500g西澳进口的锂精矿，氧化锂含量5.6％。经焙烧浸出得到的含钾、钠、铁离子的硫酸锂溶液，用碳酸钙粉末调节液体ph为1-2，使用加热式磁石搅拌器，并设定温度为90℃，持续加热反应用石灰调节pH，保证溶液的pH值始终保持1-2之间，反应过程中可清晰可见不断析出黄色的沉淀物，即为形成的钠钾复合物沉淀，保持反应2h，再加石灰调节pH到5-6，最后固液分离，测定过滤液中的钠钾离子含量。
结果如下表：
实施例2:
取1000ml加碳酸钠碳化沉锂后的含钾钠的硫酸锂母液，用石灰调溶液pH为1.5，使用加热式磁石搅拌器，搅拌液体，并把温度设定在95℃，加入0.1g硫酸铁。持续加热把硫酸锂液体煮沸，不定时的测定液体pH值，当液体ph降低，用石灰调pH，使液体pH值始终保持1.5，反应过程中不断析出黄色沉淀，保持煮沸反应1.5h，取部分液体过滤，测定过滤液中的钠钾含量。
结果如下表：
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方法，但本专利的保护范围并不局限于此，对于本领域普通技术人员来讲，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应该以权力要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将锂辉石精矿经转化焙烧-酸化焙烧后加水浸出，得到锂辉石酸浸浸出液；
2)调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，加热到80-100℃维持反应0.5-5.0h，加热反应过程中，反应溶液的pH值始终保持1.0-2.0之间，不断析出黄色的钠钾复合物沉淀，继续保持沸腾反应1.5-2.0h，调节反应液pH到5-6，固液分离，得到滤液。
2.根据权利要求1所述的一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，其特征在于：步骤1)所述的将锂辉石精矿经转化焙烧-酸化焙烧后加水浸出，得到锂辉石酸浸得到的浸出液，是锂辉石精矿转化焙烧温度850-1100℃，焙烧时间0.5-2.0h，转化焙烧自然冷却后，加入110％的浓硫酸，搅拌均匀，然后在250-300℃下混合焙烧，经冷却，以固液比为1∶3加水常温浸出，浸出时间0.5-1.0h，得含杂的硫酸锂溶液。
3.根据权利要求1所述的一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，其特征在于：步骤2)所述的调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，加热到80-100℃维持反应0.5-5.0h，是指调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，加入硫酸铁，加热到80-100℃维持反应0.5-5.0h，硫酸铁的加入量为0.1g/1000mL浸出液。
4.根据权利要求1所述的一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，其特征在于：步骤2)所述的调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0，是用碳酸钙粉末、石灰调节上步骤得到浸出液的pH为0.5-2.0。
5.根据权利要求1所述的一种锂盐生产过程中去除钠钾离子的方法，其特征在于：步骤2)所述的调节反应液pH到5-6，是加石灰调节反应液pH到5.0-6.0。
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