CN112575204B - 一种基于回转窑的锂提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于回转窑的锂提取方法，将锂云母粉碎后与稀硫酸溶液混合得到预浸料，然后分成3‑5份，依次间歇式加入回转窑进行低温蒸发，当回转窑中的预浸料湿度为30‑55RH时，加入下一份预浸料；最后对全部加入的预浸料进行一次煅烧得到一次煅烧料；然后在一次煅烧料中加入硫酸盐和生石灰，进行950‑1050℃高温煅烧，然后进行酸浸、过滤得到滤渣和富含硫酸锂的浸出液。本发明通过混合制备酸性预浸料，然后多次间歇式加料，实现多次稀硫酸与锂云母进行酸浸料，提高了蒸发去除氟的效率，脱氟焙烧矿结构疏松，进一步地提高锂的浸出率。

Description

一种基于回转窑的锂提取方法
技术领域
本发明属于锂提取的技术领域，具体涉及一种基于回转窑的锂提取方法。
背景技术
锂是一种新型能源和战略资源，涉及到电池、医药、陶瓷等领域，自然界中的锂大部分存储于盐湖锂和矿石锂中，所述矿石锂包括锂云母和锂辉石。提取锂的方法一般有石灰石焙烧法、硫酸法、硫酸盐法、氯化焙烧法等。其中硫酸盐法常用于处理硅酸盐矿物，但用于锂矿石提取锂时，需要经过锂矿石与硫酸盐混合配料、造球、高温焙烧，将矿石中的锂置换成可溶性的硫酸锂，经稀硫酸浸出，浸出液经净化、沉淀获得目标产物。
锂云母矿石中的锂及其他碱金属是以氟铝硅酸盐(结构式为MeF·MeOH·Al2O3·SiO2,Me为Li、K等碱金属)的复杂形态存在，矿物结构十分致密。其中与F结合的Li难以被酸化，从而导致锂的浸出率低，因此，需要预先对锂云母进行脱氟焙烧处理。脱氟焙烧矿结构疏松，可磨性好，并且有利于提高锂的浸出率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于回转窑的锂提取方法，本发明通过混合制备酸性预浸料，然后多次间歇式加料，实现多次稀硫酸与锂云母进行酸浸料，提高了蒸发去除氟的效率，脱氟焙烧矿结构疏松，进一步地提高锂的浸出率。
本发明主要通过以下技术方案实现：
一种基于回转窑的锂提取方法，主要包括以下步骤：
步骤S100：将锂云母粉碎后与稀硫酸溶液混合得到预浸料，然后分成3-5份，依次间歇式加入回转窑进行低温蒸发，当回转窑中的预浸料湿度为30-55RH时，加入下一份预浸料；最后对全部加入的预浸料进行一次煅烧得到一次煅烧料；
步骤S200：然后在一次煅烧料中加入硫酸盐和生石灰，进行950-1050℃高温煅烧；
步骤S300：然后进行酸浸、过滤得到滤渣和富含硫酸锂的浸出液。
本发明在反应过程中，将稀硫酸与锂云母混合制备得到酸性的预浸料，然后间歇式加入回转窑进行低温蒸发HF，加入的料与回转窑内部的料再次混合实现多余的稀酸再次与上一次的处理后的预浸料进行反应去除氟，多次加料后实现多次酸浸去除氟，相比现有技术中的一次酸浸除氟，具有较高的反应效率，充分的去除了锂云母中的氟。所述湿度的设置保证了每次预浸料的混合实现多余酸与初次去除氟的锂云母充分酸浸，兼顾了实验效率和反应去除效率。本发明通过将酸浸的湿料分为3-5份，且每次加料时回转窑的湿度范围为30-55RH，保证回转窑内的湿度大于等于50RH，以保证酸浸料的再次交互，促进氟的进一步去除，保证反应的顺利进行。
现有技术中通过水蒸气-锂云母反应体系除氟，然而，该反应体系主要受热力学因素和锂云母的结构印象，大量水蒸气分压和高温下有利于锂云母中氟的脱除。由于高温水蒸气先吸附在锂云母矿物表面上，然后离解成H+和OH-，H+置换出Li+，使F以HF形式排除。但是现有工艺中无法使水蒸气与锂云母充分接触反应，通过水蒸气高温除氟的效率较低。本发明通过酸浸以及间歇多次加料酸浸，提高了脱氟的效率。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述锂云母的粒径为100-180目，所述稀硫酸的浓度为45wt％-65wt％，稀硫酸与锂云母的质量比为1.2-1.5:1。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S100中低温蒸发温度为150-180℃，且一次煅烧的温度为200-220℃。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中一次煅烧料：硫酸盐：生石灰的质量百分比为65wt％-68wt％：25wt％-30wt％：3wt％-7wt％。所述硫酸盐可以为硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙中的任意一种或者多种。所述生石灰为氧化钙，锂云母中微量的氟元素，加热时产生氟化氢等有毒气体，部分生石灰用于吸收氟元素生成氟化钙。部分氧化钙用于降低回转窑内部熔融结圈，氧化钙具有高熔点，可以避免回转窑内原料因为高温而烧结或者生成玻璃体。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中在高温煅烧时，向回转窑中加入1wt％-3wt％高温煅烧添加剂白云石，白云石的粒度为8mm。当白云石经高温煅烧时，氧化镁成为方镁石，氧化钙转变为结晶a-CaO，结构致密，抗水性强，耐火度高达2300℃。白云石用于降低回转窑内部熔融结圈，具有高熔点，可以避免回转窑内原料因为高温而烧结或者生成玻璃体。
为了更好地实现本发明，进一步地，将一次煅烧料、硫酸盐和生石灰在混料机中混合，然后进入料仓陈化7天，通过刮板取料机取料、皮带机输送到烘干破碎机，打散后在管道中进行烘干，并通过集料器将物料收集起来，直接喂入预热器中，通过多级预热器的换热得到热物料，热物料进入回转窑中进行高温煅烧。
为了更好地实现本发明，进一步地，在回转窑的进料端和出料端分别设置有进料螺旋装置和出料螺旋装置，采用螺旋方式连续进料。本发明进一步地通过螺旋输送料，稳定上料量，降低回转窑内部的结圈。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S300中将煅烧料酸浸的同时采用机械活化球磨处理。本发明采用球磨活化后进行充分浸出。将二次煅烧料加入冷水中，降温至60℃-90℃范围进行球磨，锂云母与硫酸盐混合焙烧后形成硫酸盐，浸出后得到硫酸锂，浸出液中含有大量的铁离子、铝离子，还具有Li、Na、K离子。可以通过调节溶液pH净化铁离子、铝离子，加入碳酸盐可以得到沉淀物碳酸锂。
在高温环境中，锂云母为熔融状态，与硫酸盐发生离子交换反应，反应原理如下：
Li2O·Al2O3·3SiO2+K2SO4→K2O·Al2O3·3SiO2+Li2SO4
Li2O·Al2O3·3SiO2+Na2SO4→Na2O·Al2O3·3SiO2+Li2SO4
本发明的有益效果：
(1)本发明通过混合制备酸性预浸料，然后多次间歇式加料，实现多次稀硫酸与锂云母进行酸浸料，提高了蒸发去除氟的效率，脱氟焙烧矿结构疏松，进一步地提高锂的浸出率。
(2)所述湿度的设置保证了每次预浸料的混合实现多余酸与初次去除氟的锂云母充分酸浸，兼顾了实验效率和反应去除效率。本发明通过将酸浸的湿料分为3-5份，且每次加料时回转窑的湿度范围为30-55RH，保证回转窑内的湿度大于等于50RH，以保证酸浸料的再次交互，促进氟的进一步去除，保证反应的顺利进行。
(3)所述生石灰、白云石的添加以及螺旋方式连续稳定的上料可以避免回转窑内原料因为高温而烧结或者生成玻璃体，具有较好的实用性。
具体实施方式
实施例1：
一种基于回转窑的锂提取方法，采用宜春锂云母进行实验，其中Si2O、Fe2O3、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O各组分的质量分数为：56.62％、0.187％、22.8％、4.9％、4.01％、3.72％。
主要包括以下步骤：
步骤S100：将160目锂云母与50wt％稀硫酸溶液混合得到预浸料，然后分成3份，依次间歇式加入回转窑进行180℃低温蒸发，当回转窑中的预浸料湿度为45RH时，加入下一份预浸料；最后对全部加入的预浸料进行220℃一次煅烧1.5h得到一次煅烧料；稀硫酸与锂云母的质量比为1.2:1；
步骤S200：然后在一次煅烧料中加入硫酸盐和生石灰，进行1050℃高温煅烧55min；一次煅烧料：硫酸盐：生石灰的质量百分比为65wt％：27wt％：5wt％；向回转窑中加入2wt％高温煅烧添加剂白云石，白云石的粒度为8mm；将一次煅烧料、硫酸盐和生石灰在混料机中混合，然后进入料仓陈化7天，通过刮板取料机取料、皮带机输送到烘干破碎机，打散后在管道中进行烘干，并通过集料器将物料收集起来，直接喂入预热器中，通过多级预热器的换热得到热物料，热物料进入回转窑中进行高温煅烧。
步骤S300：然后进行酸浸、过滤得到滤渣和富含硫酸锂的浸出液。
将二次煅烧料加入冷水中，降温至60℃-90℃范围进行球磨，锂云母与硫酸盐混合焙烧后形成硫酸盐，浸出后得到硫酸锂，浸出液中含有大量的铁离子、铝离子，还具有Li、Na、K离子。可以通过调节溶液pH净化铁离子、铝离子，加入碳酸盐可以得到沉淀物碳酸锂。经检测计算得到Li提取浸出率可以达到96.81％。
实施例2：
一种基于回转窑的锂提取方法，采用宜春锂云母进行实验，其中Si2O、Fe2O3、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O各组分的质量分数为：56.62％、0.187％、22.8％、4.9％、4.01％、3.72％。
主要包括以下步骤：
步骤S100：将180目锂云母与50wt％稀硫酸溶液混合得到预浸料，然后分成3份，依次间歇式加入回转窑进行180℃低温蒸发，当回转窑中的预浸料湿度为45RH时，加入下一份预浸料；最后对全部加入的预浸料进行220℃一次煅烧1.5h得到一次煅烧料；稀硫酸与锂云母的质量比为1.5:1；
步骤S200：然后在一次煅烧料中加入硫酸盐和生石灰，进行1050℃高温煅烧55min；一次煅烧料：硫酸盐：生石灰的质量百分比为65wt％：27wt％：7wt％；向回转窑中加入2wt％高温煅烧添加剂白云石，白云石的粒度为8mm；将一次煅烧料、硫酸盐和生石灰在混料机中混合，然后进入料仓陈化7天，通过刮板取料机取料、皮带机输送到烘干破碎机，打散后在管道中进行烘干，并通过集料器将物料收集起来，直接喂入预热器中，通过多级预热器的换热得到热物料，热物料进入回转窑中进行高温煅烧。
步骤S300：然后进行酸浸、过滤得到滤渣和富含硫酸锂的浸出液。
将二次煅烧料加入冷水中，降温至60℃-90℃范围进行球磨，锂云母与硫酸盐混合焙烧后形成硫酸盐，浸出后得到硫酸锂，浸出液中含有大量的铁离子、铝离子，还具有Li、Na、K离子。可以通过调节溶液pH净化铁离子、铝离子，加入碳酸盐可以得到沉淀物碳酸锂。提高锂云母的目数以及生石灰的含量可以降低回转窑结圈，同时不会对酸浸以及焙烧造成较大的影响，同时通过加大硫酸用量，促进了锂云母的结构蓬松。经检测计算得到Li提取浸出率可以达到97.22％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于回转窑的锂提取方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤S100：将锂云母粉碎后与稀硫酸溶液混合得到预浸料，然后分成3-5份，依次间歇式加入回转窑进行低温蒸发，当回转窑中的预浸料湿度为30-55RH时，加入下一份预浸料；最后对全部加入的预浸料进行一次煅烧得到一次煅烧料；
步骤S200：然后在一次煅烧料中加入硫酸盐和生石灰，进行950-1050℃高温煅烧；
步骤S300：然后进行酸浸、过滤得到滤渣和富含硫酸锂的浸出液；
所述锂云母的粒径为100-180目，所述稀硫酸的浓度为45wt%-65wt%，稀硫酸与锂云母的质量比为1.2-1.5:1；所述步骤S100中低温蒸发温度为150-180℃，且一次煅烧的温度为200-220℃；所述步骤S200中一次煅烧料：硫酸盐：生石灰的质量百分比为65wt%-68wt%：25wt%-30wt%：3wt%-7wt%；所述步骤S200中在高温煅烧时，向回转窑中加入1wt%-3wt%高温煅烧添加剂白云石，白云石的粒度为8mm；将一次煅烧料、硫酸盐和生石灰在混料机中混合，然后进入料仓陈化7天，通过刮板取料机取料、皮带机输送到烘干破碎机，打散后在管道中进行烘干，并通过集料器将物料收集起来，直接喂入预热器中，通过多级预热器的换热得到热物料，热物料进入回转窑中进行高温煅烧。
2.根据权利要求1所述的一种基于回转窑的锂提取方法，其特征在于，在回转窑的进料端和出料端分别设置有进料螺旋装置和出料螺旋装置，采用螺旋方式连续进料。
3.根据权利要求1所述的一种基于回转窑的锂提取方法，其特征在于，所述步骤S300中将煅烧料酸浸的同时采用机械活化球磨处理。
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