CN110526264A - 一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直接以天然α锂辉石为原料提锂副产沸石的方法，该方法将天然α锂辉石经破碎研磨及筛分后，将筛分至一定粒径的α锂辉石粉末与硫酸钠、添加剂、水配制成浆料，经一定温度、压力下反应一段时间后，经固液分离得到含锂滤液和滤渣，测得天然α锂辉石中锂的浸出率达到95%，含锂滤液经除杂、沉锂和过滤后可得到锂盐产品，滤渣经洗涤、过滤和干燥后可得到高附加值的沸石产品。本发明实现了直接以天然α锂辉石为生产原料提取锂，并得到高附加值的沸石产品，实现了资源最大化利用，且该工艺简化了生产流程，降低了能耗，生产过程中无三废排放，实现了矿石提锂的绿色环保生产。

Description

一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法
技术领域
本发明属于矿石提取及沸石合成领域，具体涉及一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法。
背景技术
锂具有重量轻、质地软、金属活动性最强、化学性质十分活泼等优良特性，广泛应用于储能电池、核工业、玻璃陶瓷、航空航天及临床医药等行业，被誉为“推动世界进步的能源金属”。
锂辉石是锂族产品的重要生产原料。大自然中存在的锂辉石晶型结构为α型，属于结构致密的单斜晶系硅酸盐，化学性质比较稳定，而锂辉石另一种晶型结构即β型锂辉石，属四方晶系，结构比较疏松，化学性质比较活泼。
目前工业上应用较多的方法是首先将天然α型锂辉石在高温下焙烧使其晶型转换成β型锂辉石，然后再以β型锂辉石为生产原料进行提锂，而将天然α型锂辉石转换成β型锂辉石所需温度较高，一般在1000～1200℃，根据此方法研究出的工艺存在生产流程长、生产成本高、生产过程中造成的污染严重，反应渣的利用率低等问题。
沸石是一种具有多孔结构的硅铝酸盐矿物，具有较高的水热稳定性、高选择性和良好的离子交换性。可用作生产橡塑助剂、土壤改良剂、重金属提取剂、环保建材等，应用十分广泛。因此，开发一条以天然α锂辉石为生产原料直接提锂并副产沸石的工艺对于锂工业的发展具有重大意义。而目前少数采用α锂辉石直接提锂的工艺也存在极大的问题，如中国专利（申请号201811340942.9）公开了一种从锂辉石矿中提取锂并副产沸石或钾霞石的方法，其是将锂辉石与氢氧化钠或氢氧化钾在反应温度为260～350℃，氢氧化钠或氢氧化钾与锂辉石重量比为（1～10）：1的条件下混合提锂，该生产过程温度较高，且需使用大量昂贵的可溶性强碱氢氧化钠与氢氧化钾，对反应设备腐蚀较大，原料成本较高；中国专利（申请号2017105893957）公开了一种NaOH分解锂辉石制备碳酸锂副产方沸石的方法，该方法所需生产原料锂辉石中Li2O≥6.5%，反应温度240～280℃，锂辉石、氢氧化钠和水的质量比为4：（1～2）：（40～80），其不适用于低品位锂辉石矿提锂，同时反应原料大量用到昂贵的强碱氢氧化钠，成本较高、对反应设备腐蚀较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，该方法直接以天然α锂辉石为生产原料进行提锂，不需要经过高温焙烧对锂辉石进行晶型转换，解决了锂辉石晶型转换过程中能耗高的问题，且采用廉价的微溶碱石灰或氢氧化钙与硫酸钠为原料，同时解决了锂辉石提锂后矿渣难处理的问题，大幅度降低了生产成本，过程中无“三废”排放，锂浸出率高，生产流程绿色环保。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其包括以下步骤：
（1）原料处理：将天然α锂辉石经破碎、研磨并筛分，得到一定粒径的α锂辉石粉末；
（2）提锂反应：将步骤（1）获得的α锂辉石粉末与硫酸钠、添加剂和水按照一定的比例配制成浆料，混合均匀后放入反应器中，控制在180～260℃、0.5～6MPa条件下反应0.5～8h，反应结束后冷却至40～50℃；
（3）反应后处理：将步骤（2）得到的冷却后的混合物料进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣；
（4）滤渣处理：将步骤（3）得到的滤渣进行洗涤、过滤干燥后得到高附加值的沸石产品；
（5）锂盐制备：将步骤（3）得到的含锂滤液与步骤（4）用于滤渣洗涤的洗涤液混合，经除杂后加入沉锂剂反应得到锂盐沉淀，经过滤、洗涤干燥后得到锂盐产品。
步骤（1）所用天然α锂辉石中Li2O含量为0.5～6.5%；经破碎、研磨、筛分后的α锂辉石粉末D90≤180μm。
步骤（2）中所用α锂辉石粉末、硫酸钠、添加剂与水的质量比为1:（0.5～5）:（0.1～5）:（1～10）。所用添加剂为CaO或Ca(OH)2。
本发明的优点在于：
（1）本发明直接以天然α锂辉石为生产原料，可无需经过选矿过程，减少了锂损失；同时α锂辉石不需要进行高温焙烧转型，减少了设备成本投入，降低了生产能耗；
（2）本发明以天然α锂辉石和硫酸钠为生产原料，以氧化钙或者氢氧化钙为添加剂，其原料成本低廉，且避免了强酸和高价值强碱的使用；
（3）本发明整个生产流程简单，无三废排放，生产过程无污染，符合矿石提锂绿色环保生产的要求；
（4）本发明反应渣为高附加值的沸石产品，解决了锂辉石提锂后矿渣难处理的问题，提高了整个工艺的商业价值。
附图说明
图1为本发明天然α锂辉石直接提锂副产沸石的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其具体实施步骤如下：
（1）原料处理：将天然α锂辉石（Li2O含量为0.5～6.5%）经破碎、研磨并筛分，得到D90≤180μm的α锂辉石粉末；使用天然α锂辉石可以降低转型焙烧过程中能耗，同时，对破碎后的锂辉石研磨和筛分可以使得锂辉石混合均匀，锂的分布更加平均；
（2）提锂反应：将步骤（1）获得的α锂辉石粉末、硫酸钠、添加剂CaO或Ca(OH)2与水按质量比为1:（0.5～5）:（0.1～5）:（1～10）配制成浆料；将所得浆料混合均匀后放入具备搅拌功能的反应器中，控制在180～260℃、0.5～6MPa条件下反应0.5～8h，反应结束后冷却至40～50℃；将反应浆料混合均匀增大了锂辉石粉末与溶液的接触面积，有利于提锂反应更有效的进行，碱石灰或氢氧化钙的加入可以促进锂的溶解和沸石的生成；
（3）反应后处理：将步骤（2）得到的冷却后的混合物料进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣；
（4）滤渣处理：将步骤（3）得到的滤渣进行洗涤、过滤干燥后得到高附加值的沸石产品；
（5）锂盐制备：将步骤（3）得到的含锂滤液与步骤（4）用于滤渣洗涤的洗涤液混合，经除杂后加入沉锂剂反应得到锂盐沉淀，经过滤、洗涤干燥后得到锂盐产品。
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实例。
实施例1：
将天然α型锂辉石经破碎研磨并筛分至D90=54.354μm，得到α型锂辉石粉末，将其与硫酸钠、氧化钙和水按质量比1：0.8：0.5：4混合配成浆料，在220℃、2.3MPa条件下连续反应4h；反应完成后待反应物料冷却至40～50℃，取出物料并进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣，经测量锂辉石中锂的提取率达到92%。所得滤渣经洗涤、过滤并干燥即可得到高附加值产品沸石，将其洗涤液并入所得含锂滤液中，经除杂，加入沉锂剂碳酸钠反应得到碳酸锂沉淀，再经固液分离并干燥可得锂盐产品。
实施例2：
将天然α型锂辉石经破碎研磨并筛分至D90=54.354μm，得到α型锂辉石粉末，将其与硫酸钠、氧化钙和水按质量比1：1：0.2：6混合配成浆料，在240℃、3.3MPa条件下连续反应3h；反应完成后待反应物料冷却至40～50℃，取出物料并进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣，经测量锂辉石中锂的提取率达到94%。所得滤渣经洗涤、过滤并干燥即可得到高附加值产品沸石，将其洗涤液并入所得含锂滤液中，经除杂，加入沉锂剂碳酸钠反应得到碳酸锂沉淀，再经固液分离并干燥可得锂盐产品。
实施例3：
将天然α型锂辉石经破碎研磨并筛分至D90=82.777μm，得到α型锂辉石粉末，将其与硫酸钠、氢氧化钙和水按质量比1：2：0.5：5混合配成浆料，在240℃、3.3MPa条件下连续反应2h；反应完成后待反应物料冷却至40～50℃，取出物料并进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣，经测量锂辉石中锂的提取率达到95%。所得滤渣经洗涤、过滤并干燥即可得到高附加值产品沸石，将其洗涤液并入所得含锂滤液中，经除杂，加入沉锂剂碳酸钠反应得到碳酸锂沉淀，再经固液分离并干燥可得锂盐产品。
实施例4：
将天然α型锂辉石经破碎研磨并筛分至D90=82.777μm，得到α型锂辉石粉末，将其与硫酸钠、氢氧化钙和水按质量比1：4：1：7混合配成浆料，在250℃、3.9MPa条件下连续反应5h；反应完成后待反应物料冷却至40～50℃，取出物料并进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣，经测量锂辉石中锂的提取率达到95%。所得滤渣经洗涤、过滤并干燥即可得到高附加值产品沸石，将其洗涤液并入所得含锂滤液中，经除杂，加入沉锂剂碳酸钠反应得到碳酸锂沉淀，再经固液分离并干燥可得锂盐产品。
实施例5：
将天然α型锂辉石经破碎研磨并筛分至D90=54.354μm，得到α型锂辉石粉末，将其与硫酸钠、氧化钙和水按质量比1：3：2：8混合配成浆料，在230℃、2.8MPa条件下连续反应6h；反应完成后待反应物料冷却至40～50℃，取出物料并进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣，经测量锂辉石中锂的提取率达到95%。所得滤渣经洗涤、过滤并干燥即可得到高附加值产品沸石，将其洗涤液并入所得含锂滤液中，经除杂，加入沉锂剂碳酸钠反应得到碳酸锂沉淀，再经固液分离并干燥可得锂盐产品。
对比例：
将天然α型锂辉石经破碎研磨并筛分至D90=54.354μm，得到α型锂辉石粉末，将其与硫酸钠和水按质量比1：5：8混合配成浆料，在230℃、2.6MPa条件下连续反应5h；反应完成后待反应物料冷却至40～50℃，取出物料并进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣，经测量锂辉石中锂的提取率仅23%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）原料处理：将天然α锂辉石经破碎、研磨并筛分，得到一定粒径的α锂辉石粉末；
（2）提锂反应：将步骤（1）获得的α锂辉石粉末与硫酸钠、添加剂和水按照一定的比例配制成浆料，混合均匀后放入反应器中，控制一定的温度、压力反应一段时间，反应结束后冷却降温；
（3）反应后处理：将步骤（2）得到的降温后的混合物料进行固液分离，得到含锂滤液和滤渣；
（4）滤渣处理：将步骤（3）得到的滤渣进行洗涤、过滤干燥后得到高附加值的沸石产品；
（5）锂盐制备：将步骤（3）得到的含锂滤液经除杂后，加入沉锂剂反应得到锂盐沉淀，经过滤、洗涤干燥后得到锂盐产品。
2.根据权利要求1所述的一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其特征在于：步骤（1）所用天然α锂辉石中Li2O含量为0.5～6.5%；经破碎、研磨、筛分后的α锂辉石粉末D90≤180μm。
3.根据权利要求1所述的一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其特征在于：步骤（2）中所用α锂辉石粉末、硫酸钠、添加剂与水的质量比为1:（0.5～5）:（0.1～5）:（1～10）。
4.根据权利要求1或3所述的一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其特征在于：所用添加剂为CaO或Ca(OH)2。
5.根据权利要求1所述的一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法，其特征在于：步骤（2）中反应的温度为180～260℃，压力为0.5～6MPa，时间为0.5～8h。
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