CN109437251B - 一种利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，包括如下步骤：（1）晶型转化；（2）活化超磨；（3）压力浸出；（4）分离提纯。本发明采用熟石灰活化压浸工艺，实现锂辉石中锂的高效浸出，与传统工艺相比，本发明锂盐浸出率高，锂盐浸出率为92%以上，可得到纯度大于99.50%锂盐产品，浸渣中Li2O含量≤0.12%，浸出液中Si含量小于7mg/L，钙含量小于20mg/L，镁含量小于4mg/L，钠含量小于500mg/L，钾含量小于500mg/L，铁含量小于0.01mg/L。另外，本发明所用原料廉价、成本低，产渣量小、渣质量较好，可对浸渣回收利用，且工艺流程中无废水、废气、废渣排放。

Description

一种利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法

技术领域

本发明涉及化工冶金中锂辉石提取锂盐的生产技术领域，具体涉及一种利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法。

背景技术

锂具备了重量轻，质地软，比热大，负电位高等的一系列优良特性，在电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业广泛应用，被称为“能源金属”和“推动世界前进的重要元素”被许多国家视为重要的战略资源锂辉石。锂辉石（LiAlSi₂O₆）是提取锂盐和制备金属锂的主要原料，其中Li₂O含量在1～2%，通过选矿富集后Li₂O含量可达到5%～7%。目前，锂辉石在提锂盐的生产中，存在因晶型转化温度窄，物料晶型转化焙烧时易发生软熔和液化，回转窑发生炉料熔融结圈等现象，以致矿石提锂连续生产效率不高，提锂实际回收率不到80%等缺陷。

从β-锂辉石中提锂的方法主要有石灰石烧结法、硫酸法、硫酸盐法、氯化焙烧法、纯碱压煮法等。其中：（1）石灰石烧结法通常需要添加锂辉石量的3～3.5倍，该工艺锂回收率低、流程较长、能耗高、浸出液除杂成本高、产生大量尾渣；（2）硫酸法（如CN106966411A、CN 107640779A和CN102765734A等）是目前国内外处理锂辉石的主要方法，该工艺中采用浓硫酸作为浸出剂，浸出过程中有大量金属杂质离子进入溶液体系，后期需要进行较为复杂的除杂处理，且在后期需添加价格较高的碳酸钠，副产大量价值很低的硫酸钠，使得该工艺工艺流程成本增加；（3）硫酸盐法（如专利CN107089674A和CN 104071811A等）是将锂辉石与硫酸盐（通常为硫酸钾）按一定比例在高温下烧结，该工艺使用昂贵的硫酸钾替代硫酸，使整个生产成本增加；（4）氯化焙烧法（如专利CN106365180A、CN105271317A等）是用氯化剂（氯化钙、氯化钾或氯化铵等）对锂辉石进行焙烧，将锂转化为LiCl，但是该工艺对设备腐蚀严重、LiCl收集困难、能耗高、产品质量大；（5）纯碱压煮法（如专利CN103183366A等）是使用碳酸钠与锂辉石混合高温压煮，钠和锂发生置换反应，生成碳酸锂，该反应条件苛刻，目前未实现实际应用。

基于上述情况，还没有一种锂盐回收率高、流程短、成本低、产渣量小、浸出液杂质离子少的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种锂盐回收率高、流程短、成本低、产渣量小、浸出液杂质离子少的利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，包括如下步骤：

（1）晶型转化：将锂辉石高温焙烧，得到的β-锂辉石；

（2）活化超磨：将生石灰与水混合，搅拌，待反应完全后，滤去残渣，得到活性熟石灰浆料；将步骤（1）得到的β-锂辉石与所得熟石灰活性浆料以质量比为0.8:1～1.2:1混合，活化，超磨，得活化浆料；

（3）压力浸出：将步骤（2）所得的活化浆料置于反应釜中压力浸出，开动搅拌器并加热，高压釜中压力为0.20Mpa～1.57Mpa，浸出完成后停止搅拌，冷却降温，卸除压力装置，得到锂盐浸液和浸渣的混合溶液。

（4）分离提纯：将步骤（3）所得的锂盐浸液和浸渣的混合溶液固液分离，分离后得到的锂盐浸液除杂，提纯，即成。

进一步，步骤（1）中，高温焙烧在1050～1100℃的温度下进行。

进一步，步骤（1）中，β-锂辉石中氧化锂品位为4%～5.5%。

进一步，步骤（2）中，的生石灰与水的液固比为4:1～12:1。

进一步，步骤（2）中，活化超磨得到的活化锂矿浆料中粒度＜15μm的部分≥80%。

进一步，步骤（3）中，搅拌器的搅拌转速为500～1500r/min。

进一步，步骤（3）中，加热的温度为120℃～200℃。

进一步，步骤（3）中，步骤（3）中，所述压力浸出完成的时间为20～220min。

进一步，步骤（4）中，锂盐浸液和浸渣的混合溶液固液分离后，对浸渣回收利用。

本发明得到锂盐浸出液经检测：锂盐浸出率为92%以上，可得到纯度大于99.50%锂盐产品，浸渣中Li₂O含量≤0.12%，浸出液中Si含量小于7mg/L，钙含量小于20mg/L，镁含量小于4mg/L，钠含量小于500mg/L，钾含量小于500mg/L，铁含量小于0.01mg/L。

与现有技术方案相比，本发明具有的优势有：（1）将焙烧转化所得β-锂辉石与活性熟石灰混合，超磨活化，并使其粒度小于15μm部分占80%以上；超磨活化过程中，熟石灰与β-锂辉石的接触充分，且熟石灰、锂辉石反应活性也获得大幅度提高；（2）本发明采用廉价熟石灰作为浸出剂，且活性熟石灰与β-锂辉石的质量比为0.8:1～1.2:1，与现有技术石灰添加量为锂辉石的3～3.5倍相比，大幅度降低石灰的添加量；（3）提高锂盐的浸出率（＞92%），超过石灰法处理该类矿物的浸出水平，与现有硫酸法处理该类矿物所能达到的水平持平；（4）产渣量约为现有石灰法的1/3，且浸渣回收后易处理利用，浸渣中渣粒度小于8μm，有害杂质K₂O、Na₂O、R₂O、Cl^-、SO₃含量低，可作为优良的水泥生产原料及建材原料；（5）锂盐浸出液中杂质离子钙（＜20mg/L）、镁（＜4mg/L）、硅（＜7mg/L）、铁（＜0.01mg/L）含量均远低于现有技术中浸出液中杂质离子含量，大幅度降低锂盐浸液的除杂成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

实施例1

本实施例包括如下步骤：

（1）晶型转化：将天然锂辉石精矿在1050°C温度下焙烧30min，使锂辉石中的α-锂辉石转化为β-锂辉石，所得β-锂辉石中Li₂O含量为5%；

（2）活化超磨：将水与一级生石灰按液固比为5:1进行配比，搅拌，待反应完全后，将不反应的残渣滤去，得到活性熟石灰浆料，将步骤（1）焙烧转化所得β-锂辉石与熟石灰浆料混合，超磨活化，并使其粒度小于8μm部分占80%；

（3）压力浸出：将超磨后的浆料置于高压釜中，在浸出温度为160°C，压力为0.6MPa，搅拌转速为500r/min，浸出40min，得锂盐浸液；

（4）分离提纯：将步骤（3）所得锂盐浸液，蒸发，除杂，固液分离，提纯后得纯度99.52%锂盐。

本实施例得到锂盐浸出液经检测：锂盐浸出率为97%，浸渣中Li₂O含量0.12%，浸出液中Si含量7mg/L，钙含量20mg/L，镁含量4mg/L，钠含量500mg/L，钾含量500mg/L，铁含量0.006mg/L。

实施例2

本实施例包括如下步骤：

（1）晶型转化：将天然锂辉石精矿在1020°C温度下焙烧40min，使锂辉石中的α-锂辉石转化为β-锂辉石，所得β-锂辉石中Li₂O含量为5%；

（2）超磨活化：将水与一级石灰按液固比为8:1进行配比，搅拌，待反应完全后，将不反应的残渣滤去，得到活性熟石灰浆料，将步骤（1）焙烧转化所得β-锂辉石与熟石灰浆料混合，超磨活化，使其粒度小于10μm部分占80%；

（3）压力浸出：将超磨后的浆料置于高压釜中，在浸出温度为180°C，压力为1.0MPa，搅拌转速为800r/min，浸出80min，得锂盐浸液；其中，锂盐浸出率大于92%；

（4）分离提纯：将步骤（3）所得锂盐浸液，蒸发，除杂，固液分离，提纯后得到纯度99.67%锂盐。

本实施例得到锂盐浸出液经检测：锂盐浸出率为92%，浸渣中Li₂O含量0.10%，浸出液中Si含量5mg/L，钙含量15mg/L，镁含量2mg/L，钠含量500mg/L，钾含量300mg/L，铁含量0.005mg/L。

实施例3

本实施例包括如下步骤：

（1）晶型转化：将天然锂辉石精矿在1080°C温度下焙烧50min，使锂辉石中的α-锂辉石转化为β-锂辉石，所得β-锂辉石中Li₂O含量为5%；

（2）活化超磨：将水与一级石灰按液固比为8:1进行配比，搅拌，待反应完全后，将不反应的残渣滤去，得到活性熟石灰浆料，将步骤（1）焙烧转化所得β-锂辉石与熟石灰浆料混合，超磨活化，使其粒度小于7μm部分占80%；

（3）压力浸出：将超磨后浆料置于高压釜中，在浸出温度为200°C，压力为1.55MPa，搅拌转速为800r/min，浸出120min，得锂盐浸液；

（4）分离提纯：将步骤（3）所得锂盐浸液，离子交换除钙镁，得到的低钙镁锂液采用固液分离方法分离锂盐和其他杂质，提纯锂盐，提纯后得到纯度99.55%锂盐。

本实施例得到锂盐浸出液经检测：锂盐浸出率为95%，浸渣中Li₂O含量0.09%，浸出液中Si含量5mg/L，钙含量18mg/L，镁含量4mg/L，钠含量500mg/L，钾含量400mg/L，铁含量0.008mg/L。

实施例4

本实施例包括如下步骤：

（1）晶型转化：将天然锂辉石精矿在1100°C温度下焙烧30min，使锂辉石中的α-锂辉石转化为β-锂辉石，所得β-锂辉石中Li₂O含量为5%；

（2）活化超磨：将水与一级石灰按液固比为7:1进行配比，搅拌，待反应完全后，将不反应的残渣滤去，得到活性熟石灰浆料，将步骤（1）焙烧转化所得β-锂辉石与熟石灰浆料混合，超磨活化，使其粒度小于6μm部分占80%；

（3）压力浸出：将超磨活化的浆料置于高压釜中，在浸出温度为120°C，压力为0.20MPa，搅拌转速为1000r/min，浸出100min，得锂盐浸液；

（4）分离提纯：将步骤（3）所得锂盐浸液，离子交换除钙镁。得到的低钙镁锂液采用固液分离方法分离锂盐和其他杂质，提纯锂盐，提纯后得到纯度99.50%锂盐。

本实施例得到锂盐浸出液经检测：锂盐浸出率为94%，浸渣中Li₂O含量0.11%，浸出液中Si含量6mg/L，钙含量18mg/L，镁含量4mg/L，钠含量500mg/L，钾含量500mg/L，铁含量0.01mg/L。

Claims (8)

1.一种利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）晶型转化：将锂辉石高温焙烧，得到的β-锂辉石；

（2）活化超磨：将生石灰与水混合，搅拌，待反应完全后，滤去残渣，得到活性熟石灰浆料；将步骤（1）得到的β-锂辉石与所得熟石灰活性浆料以质量比为0.8:1～1.2:1混合，活化，超磨，得活化浆料，其中所述活化超磨得到的活化锂矿浆料中粒度＜15μm的部分≥80%；

（3）压力浸出：将步骤（2）所得的活化浆料置于反应釜中压力浸出，开动搅拌器并加热，所述反应釜中压力为0.20Mpa～1.57Mpa，浸出完成后停止搅拌，冷却降温，卸除压力装置，得到锂盐浸液和浸渣的混合溶液；

（4）分离提纯：将步骤（3）所得的锂盐浸液和浸渣的混合溶液固液分离，分离后得到的锂盐浸液除杂，提纯，即成。

2.根据权利要求1所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述高温焙烧在1050～1100℃的温度下进行。

3.根据权利要求1所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述β-锂辉石中氧化锂品位为4%～5.5%。

4.根据权利要求1～3之一所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的生石灰与水的液固比为4:1～12:1。

5.根据权利要求1～3之一所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述搅拌器的搅拌转速为500～1500r/min。

6.根据权利要求1～3之一所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述加热的温度为120℃～200℃。

7.根据权利要求1～3之一所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述压力浸出完成的时间为20～220min。

8.根据权利要求1～3之一所述利用熟石灰活化压浸锂辉石提锂盐的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述锂盐浸液和浸渣的混合溶液固液分离后，对浸渣回收利用。