CN102417995A - 锂辉石精矿氟化学提锂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，该工艺步骤包括：1）将原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1：0.1-2：0.5-5的重量配比均匀混合；2）将上述混合均匀后的原料送入反应器中完成反应，反应过程中产生的气体及时抽出；3）反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，除去溶液中的钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质；4）杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品，根据需要可制取精制锂盐。本发明所述的工艺，α锂辉石不需要晶型转换直接提锂，反应温度低，生产能耗小，锂提取率高，在生产锂盐的同时亦可综合利用锂辉石矿物的各种有价值成分。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿石提锂技术领域，更具体为一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺。
背景技术
锂和锂盐已经由传统的应用领域如玻璃陶瓷、电解铝、润滑脂、制冷等扩展到铝锂合金、锂电池、核聚变等高新技术领域，特别是新能源对于高效蓄电池可能存在的爆发式需求增长，对锂盐工业的技术进步提出了紧迫的挑战，研究新的锂矿物提锂技术对世界新能源的发展具有十分重要的意义。
目前提锂的主要原料是盐湖卤水和固体锂矿物，中国锂云母和锂辉石的储量丰富。从锂矿物中提锂的方法主要有硫酸盐法、氯化物法、石灰石法、硫酸法以及气-固反应法。这些方法都是将锂矿物进行高温煅烧，然后用不同的方法处理煅烧渣进一步制取锂盐，存在着生产成本高，能耗大，锂提取率低，废渣量大。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提出了一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，利用氟化学特有的破坏硅酸盐矿物晶体结构的性质，采用α锂辉石不经过晶型转换直接提锂，在相对较低反应温度温下就可以破坏锂辉石致密的层状晶体结构，达到高效提锂的目的，大大降低了生产过程中的能耗，在生产锂盐的同时亦可综合利用α锂辉石矿物的各种有价值成分。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，通过以下步骤实现：
1）将原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1：0.1-2：0.5-5的重量配比均匀混合；
2）将上述混合均匀后的原料送入反应器中完成反应，反应过程中产生的气体及时抽出；
3）反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，除去溶液中的钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质；
4）杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品，根据需要可制取精制锂盐。
所述步骤1）中的原料预热并混合均匀后再送入反应器中完成反应。
所述原料的预热温度为50-150℃，预热时间为0.1-2小时。
步骤2）中原料进入反应器后，在温度为150-350℃下反应0.5-4小时。
所述添加剂为含氟的矿物、盐或酸的一种或多种。
原料中α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量≥5.0%，添加剂中F的重量含量≥10%，硫酸中H2SO4的重量含量≥50%。
步骤3）中采用成矾结晶除杂以及调节pH除杂，除去钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质。
调节PH除杂过程中调节的PH范围为5.0-11.0。
反应过程中产生的气体抽出后，通过降温除尘后用水或碱溶液吸收。
本发明所提供的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其有益效果在于：
1、工艺路线不需要高温煅烧，α锂辉石不经过晶型转换直接提锂，利用氟化学腐蚀硅氧化物的特性，采用添加剂与硫酸一起在较低反应温度下即可破坏锂矿物晶体结构，大大节约了生产能耗；
2、反应物料中的氟以氟化硅、氟化氢气体的形式与反应渣分离，并被吸收获得氟硅酸或氟硅酸盐用来生产氟化盐产品，反应渣被水浸出后获得含锂的硫酸盐溶液，滤渣主要为硫酸钙，可作为人造石膏加以利用；
3、获得的含锂的硫酸盐溶液在沉淀钾、钠、铝、铁、镁、钙等杂质后，进一步浓缩、沉淀、分离获得锂盐，具有锂提取率高，并可综合利用矿物中各种有价值成份实现联产，综合效益好，生产成本低、生产能耗小等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述：
本发明提供的一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，通过以下步骤实现：
1）称取α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸三种原料，添加剂可采用含氟的矿物、盐或酸的一种或多种，F的重量含量≥10%，α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量≥5.0%，硫酸中H2SO4的重量含量≥50%。将上述原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1：0.1-2：0.5-5的重量配比混合并搅拌均匀。
2）将上述混合均匀后的原料送入反应器中完成反应，也可以先将上述原料送入混料器中预热并搅拌均匀，再送入反应器中完成反应，有助于提高反应速率。混料器中原料的预热温度为50-150℃，预热时间为0.1-2小时。原料进入反应器后，在温度为150-350℃下反应0.5-4小时。反应过程中产生的气体主要为四氟化硅、水蒸气、氟化氢，及时抽出并通过降温除尘后用水或碱溶液吸收，获得氟硅酸或氟硅酸盐用来生产氟化盐产品。
3）反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，采用成矾结晶除杂以及调节pH除杂，调节pH范围在5.0-11.0，除去溶液中的钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质，滤渣主要为硫酸钙，可作为人造石膏加以利用。
4）杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品，根据需要可制取精制锂盐。
实施例1：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 0.1： 0.5，α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为5.5% ，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为10%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为50℃，预热时间为0.1小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为350℃下反应2小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为6.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为80%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
实施例2：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 2： 5，α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为5.5% ，所述添加剂为重量浓度70%的氟化钙，F的重量含量为15%，硫酸的重量浓度为60%。混料器中的预热温度为150℃，预热时间为1小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为200℃下反应4小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为5.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
实施例3：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 1： 3，α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为6.0% ，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为15%，硫酸的重量浓度为,70%。混料器中的预热温度为100℃，预热时间为1小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为250℃下反应2小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为5.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
实施例4：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 1： 4，α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为5.5% ，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸和重量浓度70%的氟化钙，F的重量含量为10%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为120℃，预热时间为0.5小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为150℃下反应4小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为10.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
实施例5：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 0.5： 3，α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为5.5% ，所述添加剂为含氟矿物、盐和酸的混合物，F的重量含量为12%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为100℃，预热时间为1小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为350℃下反应0.5小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为11.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为80%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
实施例6：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 0.1： 0.5，α锂辉石精矿粉中Li2O的含量为5.0% ，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为,20%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为100℃，预热时间为2小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为300℃下反应1小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为5.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
实施例7：
原料重量比为α锂辉石精矿粉：添加剂：硫酸=1： 0.1： 0.5，α锂辉石精矿粉中Li2O的含量为5.5% ，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为25%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为150℃，预热时间为0.5小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为300℃下反应3小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到-5℃除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的pH为6.0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为90%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。
Claims (9)
1.一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，通过以下步骤实现：
1）将原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1：0.1-2：0.5-5的重量配比均匀混合；
2）将上述混合均匀后的原料送入反应器中完成反应，反应过程中产生的气体及时抽出；
3）反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，除去溶液中的钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质；
4）杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品，根据需要可制取精制锂盐。
2.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，所述步骤1）中的原料预热并混合均匀后再送入反应器中完成反应。
3.根据权利要求2所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，所述原料的预热温度为50-150℃，预热时间为0.1-2小时。
4.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，步骤2）中原料进入反应器后，在温度为150-350℃下反应0.5-4小时。
5.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，所述添加剂为含氟的矿物、盐或酸的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，原料中α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量≥5.0%，添加剂中F的重量含量≥10%，硫酸中H2SO4的重量含量≥50%。
7.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，步骤3）中采用成矾结晶除杂以及调节pH除杂，除去钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质。
8.根据权利要求7所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，调节PH除杂过程中调节的PH范围为5.0-11.0。
9.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，反应过程中产生的气体抽出后，通过降温除尘后用水或碱溶液吸收。
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