CN112520764A - 一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氢氧化锂生产技术领域，特别是一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，包括以下步骤：将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却、调浆、浸出，压滤机压榨分离，加入盐湖矿石，净化、过滤、苛化，再冷冻分离硫酸钠，蒸发、低温重结晶、干燥等工艺步骤制得氢氧化锂。本发明将盐湖矿石和锂聚合物混合生产单水氢氧化锂，锂聚合物是一种新型矿源，极具提取价值，具有极大的经济效益，解决了当锂矿石资源不足的困境，增加生产线抵抗资源不足的风险，同时解决了盐湖矿石资源生产氢氧化锂品质低的问题，采用品质更高的锂聚合物作为原料，在前期处理时，工艺条件相比于用锂辉石作为原料时的工艺条件更加宽泛。

Description

一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺
技术领域
本发明涉及氢氧化锂生产技术领域，特别是一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺。
背景技术
氢氧化锂广泛应用于化工原料、冶金、电池工业、陶瓷、国防、原子能、航天等行业，在电池工业行业中用于碱性蓄电池添加剂，可以延长其寿命，增加蓄电量。目前生产单水氢氧化锂的主要方法是以品位为5.5％～6％(Li2O)的锂辉石为原料，经过高温煅烧转型，冷却，球磨，酸化焙烧，冷却，调浆，浸出压榨分离，冷冻分离硫酸钠，蒸发、低温重结晶等工艺步骤而得。
然而锂辉石资源不足，亟需寻找新型矿源，以满足生产需要。盐湖矿石Li2SO4·H2O含量达到80.1～92.1％，平均含量为85.1％，现有技术中，用盐湖矿石生产出来的锂产品一般仅为工业级，从该路径生产电池级产品经济性制约因素较多。
以锂辉石作为原料制备氢氧化锂，由于其品质不高，工艺条件较为严苛，生产难度大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，该工艺将盐湖矿石和锂聚合物混合生产单水氢氧化锂，锂聚合物是一种新型矿源，极具提取价值，具有极大的经济效益，解决了当锂矿石资源不足的困境，增加生产线抵抗资源不足的风险，同时解决了盐湖矿石资源生产氢氧化锂品质低的问题，采用品质更高的锂聚合物作为原料，在前期处理时，工艺条件相比于用锂辉石作为原料时的工艺条件更加宽泛。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，包括以下步骤：
S1、将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，待加酸反应的产物冷却到≤90℃之后用水调成浆液，浆液固含量10％～70％；
S2、在步骤S1中所得的浆液中加入钙盐浆液搅拌浸出，在浸出槽中的温度≤60℃，pH≥5，浸出20分钟后加入氧化钙将pH调节至8～9，之后使用压滤机过滤，过滤清液中加入盐湖矿石，控制混合物料Li2O浓度在30～48g/L，混合后的液体使用氢氧化锂母液或者是氧化钙进行净化，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙；
S3、将步骤S2中的过滤清液再次过滤，得到净化液和净化滤渣，净化液使用碱性溶液进行苛化，苛化后的溶液pH为11～14，温度为常温；
S4、将步骤S3中苛化后的溶液过滤，得到苛化液和苛化滤渣，苛化液中氢氧化锂Li2O当量含量控制在30～75g/L之间，苛化液经过精密过滤器进行过滤，除去部分钙离子；
S5、过滤后的苛化液到冷冻车间冷冻分离出十水硫酸钠以及氢氧化锂溶液，冷冻温度为-5～-20℃；
S6、十水硫酸钠通过蒸发浓缩提纯，加热取出结晶水得到无水硫酸钠，加热温度在200℃～800℃，氢氧化锂溶液经过精密过滤器过滤除掉一部分钙离子，然后进行蒸发浓缩，浓缩后的粗品氢氧化锂溶液结晶、离心、重新热熔、精密过滤器过滤，过滤后再进行蒸发浓缩，冷却结晶、分离得到氢氧化锂晶体，通过盘式干燥机加热得到单水氢氧化锂，加热温度为50℃～150℃；
S7、将上述盘式干燥机加热得到的单水氢氧化锂通过风送设备输送至振动筛进行颗粒筛分，筛分后的物料输送至真空上料系统进行缓冲，并通过螺旋送料机将物料间歇送入称重系统，然后卸料至预混机；
S8、将预混机出来的物料输送至原料分流系统，一路去真空上料系统，经过自动包装系统后，码垛，进入成品仓库；另一路去真空上料系统，经气流粉碎系统、自动包装系统，码垛，进入成品仓库，成品控制磁性物质不超过30PPb。
进一步地，步骤S1中，细磨的粒度要求为200目，煅烧温度为1000～1250℃，加酸反应，加入浓度为98％的硫酸，酸料比＝2～5：1，加酸反应后冷却至60℃以下。
进一步地，步骤S2中，所述钙盐浆液的固含量10％～55％。
进一步地，步骤S2中，将压滤机过滤得到的滤饼采用自来水或者工艺水进行漂洗，用压缩空气对滤饼进行吹扫，使滤饼含水量≤20％，漂洗水重新返回用于步骤S1调浆。
进一步地，步骤S2中，净化时，若加入的是氢氧化锂母液时，氢氧化锂母液的浓度为10％～50％，若加入的是氧化钙时，氧化钙为质量分数大于75％的粉末或固含量为10％～55％的氧化钙浆液。
进一步地，步骤S3中，净化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后返回步骤S1。
进一步地，步骤S3中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者二者的混合溶液，浓度为10％～50％。
进一步地，步骤S4中，苛化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后之后返回步骤S2的净化工序。
本发明具有以下优点：
1、本发明用锂聚合物和盐湖矿石为原料，其中盐湖矿石Li2SO4·H2O含量达到80.1～92.1％，平均含量为85.1％，锂聚合物品位达到8.5％～12％(Li2O)，Al含量25.05％，Mg含量1.23％，Si含量0.84％，Mn含量0.69％，锂聚合物是一种新型矿源，极具提取价值，具有极大的经济效益，解决了锂矿石资源不足的困境，增加生产线抵抗资源不足的风险，同时解决了盐湖矿石资源生产氢氧化锂品质低的问题。
2、采用品质更高的锂聚合物作为原料，在前期处理时，工艺条件相比于用锂辉石作为原料时的工艺条件更加宽泛。
3、该工艺的改进可以在浸出阶段沉淀出大部分的Fe、Cu、Zn、Al等杂质离子，并通过浸出的滤渣作为滤饼而过滤掉。
4、适当的使用氧化钙作为净化剂，可以利用钙盐作为压滤步骤的滤饼，提高净化的除杂效果，将部分的杂质除掉。
5、浸出工艺可以减小碳酸钙的使用量，从而降低二氧化碳的产生量，使浸出反应变得缓和，不易产生大量气泡而发生冒槽等安全隐患。
6、盐湖矿石主要成份为硫酸锂，可以直接净化、苛化，减少浸出环节钙离子的带入，降低了产品中钙离子含量，使产品等级提高；同时将含氯离子的母液进行碳化沉锂得到工业级碳酸锂，增加产品附加价值，沉锂得到的含氯离子母液用于生产氯化锂。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，包括以下步骤：
S1、将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，煅烧温度为1000～1250℃，细磨的粒度要求为200目，加酸反应，加入浓度为98％的硫酸，酸料比＝2～5：1，待加酸反应的产物冷却到≤90℃之后用水调成浆液，更为优选的，加酸反应后冷却至60℃以下用水调成浆液，浆液固含量10％～70％，冷却采用水冷的方式进行；
S2、在步骤S1中所得的浆液中加入钙盐浆液搅拌浸出，钙盐浆液的固含量10％～55％，在浸出槽中的温度≤60℃，pH≥5，浸出20分钟后加入氧化钙将pH调节至8～9，之后使用压滤机过滤，将压滤机过滤得到的滤饼采用自来水或者工艺水进行漂洗，用压缩空气对滤饼进行吹扫，使滤饼含水量≤20％，漂洗水重新返回用于步骤S1调浆，过滤清液中加入盐湖矿石，控制混合物料Li2O浓度在30～48g/L，混合后的液体使用氢氧化锂母液或者是氧化钙进行净化，，若加入的是氢氧化锂母液时，氢氧化锂母液的浓度为10％～50％，若加入的是氧化钙时，氧化钙为质量分数大于75％的粉末或固含量为10％～55％的氧化钙浆液，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙；
S3、将步骤S2中的过滤清液再次过滤，得到净化液和净化滤渣，净化液使用碱性溶液进行苛化，碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者二者的混合溶液，浓度为10％～50％，苛化后的溶液pH为11～14，温度为常温；
S4、将步骤S3中苛化后的溶液过滤，得到苛化液和苛化滤渣，苛化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后之后返回步骤S2的净化工序，苛化液中氢氧化锂Li2O当量含量控制在30～75g/L之间，苛化液经过精密过滤器进行过滤，除去部分钙离子；
S5、过滤后的苛化液到冷冻车间冷冻分离出十水硫酸钠以及氢氧化锂溶液，冷冻温度为-5～-20℃；
S6、十水硫酸钠通过蒸发浓缩提纯，加热取出结晶水得到无水硫酸钠，加热温度在200℃～800℃，氢氧化锂溶液经过精密过滤器过滤除掉一部分钙离子，然后进行蒸发浓缩，浓缩后的粗品氢氧化锂溶液结晶、离心、重新热熔、精密过滤器过滤，过滤后再进行蒸发浓缩，冷却结晶、分离得到氢氧化锂晶体，通过盘式干燥机加热得到单水氢氧化锂，加热温度为50℃～150℃；
S7、将上述盘式干燥机加热得到的单水氢氧化锂通过风送设备输送至振动筛进行颗粒筛分，筛分后的物料输送至真空上料系统进行缓冲，并通过螺旋送料机将物料间歇送入称重系统，然后卸料至预混机；
S8、将预混机出来的物料输送至原料分流系统，一路去真空上料系统，经过自动包装系统后，码垛，进入成品仓库；另一路去真空上料系统，经气流粉碎系统、自动包装系统，码垛，进入成品仓库，成品控制磁性物质不超过30PPb。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，待加酸反应的产物冷却到≤90℃之后用水调成浆液，浆液固含量10％～70％；
S2、在步骤S1中所得的浆液中加入钙盐浆液搅拌浸出，在浸出槽中的温度≤60℃，pH≥5，浸出20分钟后加入氧化钙将pH调节至8～9，之后使用压滤机过滤，过滤清液中加入盐湖矿石，控制混合物料Li2O浓度在30～48g/L，混合后的液体使用氢氧化锂母液或者是氧化钙进行净化，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙；
S3、将步骤S2中的过滤清液再次过滤，得到净化液和净化滤渣，净化液使用碱性溶液进行苛化，苛化后的溶液pH为11～14，温度为常温；
S4、将步骤S3中苛化后的溶液过滤，得到苛化液和苛化滤渣，苛化液中氢氧化锂Li2O当量含量控制在30～75g/L之间，苛化液经过精密过滤器进行过滤，除去部分钙离子；
S5、过滤后的苛化液到冷冻车间冷冻分离出十水硫酸钠以及氢氧化锂溶液，冷冻温度为-5～-20℃；
S6、十水硫酸钠通过蒸发浓缩提纯，加热取出结晶水得到无水硫酸钠，加热温度在200℃～800℃，氢氧化锂溶液经过精密过滤器过滤除掉一部分钙离子，然后进行蒸发浓缩，浓缩后的粗品氢氧化锂溶液结晶、离心、重新热熔、精密过滤器过滤，过滤后再进行蒸发浓缩，冷却结晶、分离得到氢氧化锂晶体，通过盘式干燥机加热得到单水氢氧化锂，加热温度为50℃～150℃；
S7、将上述盘式干燥机加热得到的单水氢氧化锂通过风送设备输送至振动筛进行颗粒筛分，筛分后的物料输送至真空上料系统进行缓冲，并通过螺旋送料机将物料间歇送入称重系统，然后卸料至预混机；
S8、将预混机出来的物料输送至原料分流系统，一路去真空上料系统，经过自动包装系统后，码垛，进入成品仓库；另一路去真空上料系统，经气流粉碎系统、自动包装系统，码垛，进入成品仓库，成品控制磁性物质不超过30PPb。
2.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S1中，细磨的粒度要求为200目，煅烧温度为1000～1250℃，加酸反应，加入浓度为98％的硫酸，酸料比＝2～5：1，加酸反应后冷却至60℃以下。
3.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S2中，所述钙盐浆液的固含量10％～55％。
4.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S2中，将压滤机过滤得到的滤饼采用自来水或者工艺水进行漂洗，用压缩空气对滤饼进行吹扫，使滤饼含水量≤20％，漂洗水重新返回用于步骤S1调浆。
5.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S2中，净化时，若加入的是氢氧化锂母液时，氢氧化锂母液的浓度为10％～50％，若加入的是氧化钙时，氧化钙为质量分数大于75％的粉末或固含量为10％～55％的氧化钙浆液。
6.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S3中，净化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后返回步骤S1。
7.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S3中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者二者的混合溶液，浓度为10％～50％。
8.根据权利要求1所述的一种用盐湖矿石与锂聚合物混合生产氢氧化锂的工艺，其特征在于：步骤S4中，苛化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后之后返回步骤S2的净化工序。
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