CN117778755A - 一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，本发明通过分级摇床预分选、中矿尾矿焙烧‑水浸从黏土型锂矿中提锂，本发明的摇床预先脱除能够减少焙烧处理量、产生铝品位高的精矿作为铝精矿，实现锂和铝的综合利用、降低作业成本；其次本发明加入的硫酸钠和双氧水的混合物具有在低温焙烧下的强反应活性，在浸出阶段不需要额外添加酸性浸出剂，能够通过水浸提取大部分的锂元素，具有提取率高、成本低、水浸环保性好、流程简单的优势。本发明采用联合工艺，摇床阶段获得了Al₂O₃含量为55‑57%的铝精矿，焙烧‑浸出阶段获得了锂浸出率约为78‑83%富锂浸出液，实现锂和铝的综合利用。

Description

一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法

技术领域

本发明涉及一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，具体涉及黏土型锂矿提锂技术领域。

背景技术

国内发现的黏土型锂资源储量大、有巨大经济价值。作为战略金属，锂不仅在新能源领域地位久居不下，在化工、冶金、石油、材料等领域也同样得到充分应用。全球锂矿资源主要有盐湖卤水型、硬岩矿型和黏土矿型，而黏土矿型的锂品位较低、嵌布粒度细，常规的选矿方法富集难度大。随着全球对锂资源的需求提高，从低品位含锂黏土矿物中提取锂逐渐成为一大研究热点。因此，从低品位含锂黏土矿物中高效地提取锂和黏土型锂资源的综合利用具有重要意义。

专利CN202210353260.1涉及一种黏土型锂矿提取锂的方法，焙烧时加入硫酸钠和碳酸钠进行混合，锂黏土与物料的质量比为1:0.3～2，混合均匀后，再将混合生料在高温条件下进行焙烧，焙烧温度为500～900℃，焙烧时间为30～60min。最后将该焙烧熟料置于水中，经过滤分离后得到反应液，通过反应液化学沉淀法制取锂产品。该方法有效提取了锂，但焙烧温度较高，能耗大。

专利CN201910788413.3公开了离子交换法提取碳酸盐黏土型锂矿中锂的方法，该方法将黏土型锂矿进行破碎磨矿后，在450-800℃下高温焙烧保温1h后，用硫酸铁、氯化铁或硝酸铁溶液在加热条件下进行离子交换浸出锂，经固液分离，得到含锂溶液且锂的提取率最高可达90%以上。该技术提出了用铁盐溶液交换浸出黏土型锂矿中的锂，相比较传统酸性浸出环境具有环境友好的特点，但该技术仅对碳酸盐型黏土锂矿表现出较好的效果，且用铁盐来浸出锂也存在一定的腐蚀设备和流程复杂等问题。

对于我国西南地区新发现的储量丰富的黏土型锂资源，综合、详细的研究较少，这类矿床锂的赋存状态复杂、嵌布粒度较细，对锂的富集研究困难。

发明内容

为了提取其中锂元素、简化黏土型锂矿锂资源的开发工艺，本发明的目的在于提供了一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，本发明通过分级摇床预分选、中矿尾矿焙烧-水浸从黏土型锂矿中提锂，本发明的摇床预先脱除能够减少焙烧处理量、产生铝品位高的精矿作为铝精矿，实现锂和铝的综合利用、降低作业成本；其次本发明加入的硫酸钠和双氧水的混合物具有在低温焙烧下的强反应活性，在浸出阶段不需要额外添加酸性浸出剂，能够通过水浸提取大部分的锂元素，具有提取率高、成本低、水浸环保性好、流程简单的优势。

本发明的技术方案为：一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，具体步骤如下：

S1碎磨：将黏土型锂矿进行破碎、磨矿处理，得到磨矿产品；采用颚式破碎机将黏土型锂矿破碎至-2 mm或-3mm，磨矿采用球磨机，磨矿至以质量计粒度小于0 .074mm占78%~94%；

S2筛分：将S1的磨矿产品依次给入200目、400目的筛网进行筛分，分别收集筛分分级产品，分级产品准备进入摇床作业，分级产品分别为200目、-200目~+400目和-400目；

S3摇床：将筛分分级产品分别给入摇床，控制摇床横向倾斜角、频率和冲洗水流速，收集摇床精矿、摇床中矿和摇床尾矿；摇床横向倾斜角为5°~8°，摇床频率为45-50Hz，冲洗水流速为2.0~3.5 L/min；分离精矿时控制-200目~+400目摇床精矿占本集33%~37%，-400目摇床精矿占本集3%~5%；

S4低温焙烧：将摇床中矿和摇床尾矿产品烘干，并向烘干后的矿粉中添加硫酸钠和双氧水的混合物并充分混合均匀后置于坩埚中，然后在马弗炉中进行低温焙烧作业，得到焙烧渣，从室温升温至炉内温度稳定后保温一定时间，使目的锂元素和硫酸钠和双氧水的混合物充分反应；低温焙烧过程中，矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.4~0.5，炉内温度升至400~430℃保温30~50min；

S5热水浴水浸：将S4的焙烧渣置于炉外自然冷却后再手工研磨，研磨后置于烧杯中，在烧杯中添加去离子水，然后将烧杯置于配有机械搅拌器的恒温水浴锅中，进行热水浴水浸一定时间，得到浸出浆料；热水浴水浸过程中，液固体积质量比为4:1~5:1，机械搅拌转速200~300r/min，热水浴60~80℃浸出1.5~2.0h，主要反应如下：

Li₂SO_4(s)→2Li⁺+SO₄ ²⁺；

S6固液分离：将浸出浆料抽滤，得到含锂浸出液，烘干浸出渣，实现固液分离。

本发明的原理为：

通过碎磨处理，使锂黏土锂矿中密度较大的含铝矿物解离出来，为后续的摇床作业创造条件。

在筛分过程中，使用200目和400目的筛网，分别收集产品为+200目、-200目~+400目和-400目，通过摇床前不同粒集筛分作业，分级进入摇床作业、减小摇床作业时粒度的影响。

在摇床过程中，将+200目、-200目~+400目和-400目产品分别给入摇床作业，摇床横向倾斜角为5°~8°，控制频率为45-50Hz，冲洗水流速为2.0-3.5L/min，分离精矿时控制-200目~+400目摇床精矿占本集33%~37%，-400目摇床精矿占本集3%~5%；通过摇床分离出锂含量低、铝含量高的精矿作为铝精矿产品，中矿和尾矿烘干后进入后续焙烧作业。焙烧时得益于摇床预分选，使得焙烧入料锂品位提高、焙烧效率提升、焙烧处理量降低、焙烧成本降低。

在低温焙烧过程中，将摇床中矿、尾矿产品烘干混合，矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.4~0.5，保持炉内空气气氛，从室温升温至炉内温度至400~430℃，保温时间为30~50min。采用上述技术，硫酸钠和双氧水的混合物和目的锂元素充分反应、原本固有的锂结构被破坏，生成易溶的硫酸锂。

在热水浴水浸的过程中，添加液固体积质量比4:1~5:1的水，机械搅拌转速200~300r/min，60~80℃的热水浴水浸1.5~2.0h。

充分的搅拌和热水浴提升了硫酸锂从焙烧渣中溶出效率，无酸的浸出对设备、环境友好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明技术采用联合工艺，摇床阶段获得了Al₂O₃含量为55-57%的铝精矿，焙烧-浸出阶段获得了锂浸出率约为78-83%富锂浸出液，实现锂和铝的综合利用。

（2）本发明相较于其他黏土型锂矿提锂技术，本发明降低了约19-25％进入焙烧-浸出的处理量，同时焙烧浸出过程节能环保，焙烧温度较其他方法低。

（3）本发明加入的硫酸钠和双氧水的混合物具有在低温焙烧下的强反应活性，在浸出阶段不需要额外添加酸性浸出剂，能够通过水浸提取大部分的锂元素，具有提取率高、成本低、水浸环保性好、流程简单的优势

附图说明

图1 为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：本实施例中矿石多元素分析结果表明，矿石中目的元素Li的含量为0.15%，其它主要元素含量分别为：Al₂O₃为50.89%、SiO₂为25.02%、S为0.32%、Ti₂O为2.14%、Fe为4.13%、K₂O为0.16%、CaO为0.17%。本实施例按以下步骤进行，工艺流程如图1所示：

S1碎磨：将黏土型锂矿采用颚式破碎机将黏土型锂矿破碎至-2 mm，然后采用球磨机，磨矿至以质量计粒度小于0 .074mm占94%，得到磨矿产品；

S2筛分：将S1的磨矿产品依次给入200目、400目的筛网进行筛分，分别收集筛分分级产品+200目、-200目~+400目和-400目，+200目产品作为铝精矿，-200目~+400目和-400目产品准备进入摇床作业；

S3摇床：将筛分分级产品分别给入摇床，控制摇床横向倾斜角、频率和冲洗水流速，收集摇床精矿、摇床中矿和摇床尾矿；摇床横向倾斜角为5°，摇床频率为45Hz，冲洗水流速为3.5 L/min；分离精矿时得到-200目~+400目摇床精矿占本集37%，-400目摇床精矿占本集4%，混合-200目~+400目和-400目的所有中矿、尾矿，计算锂回收率为85%，将三个粒集的精矿混合，得到产率为19%、Al₂O₃品位为56%的铝精矿；

S4低温焙烧：将摇床中矿和摇床尾矿产品烘干，称取10g矿粉并向矿粉中添加5g硫酸钠和双氧水的混合物并充分混合均匀后置于坩埚中，即矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.5，然后在马弗炉中从室温升温至400℃后保温50min进行低温焙烧作业，使目的锂元素和硫酸钠和双氧水的混合物充分反应，得到焙烧渣；

S5热水浴水浸：将S4的焙烧渣置于炉外自然冷却后再手工研磨，研磨后置于烧杯中，在烧杯中添加40mL去离子水，然后将烧杯置于配有机械搅拌器的恒温水浴锅中，进行热水浴水浸一定时间，得到浸出浆料；热水浴水浸过程中，液固体积质量比为4:1~5:1，机械搅拌转速200r/min，热水浴60℃浸出2.0h，主要反应如下：

Li₂SO_4(s)→2Li⁺+SO₄ ²⁺；

S6固液分离：将浸出浆料抽滤，得到浸出率为83%的含锂浸出液，烘干浸出渣，实现固液分离。

实施例1：本实施例中矿石多元素分析结果表明，矿石中目的元素Li的含量为0.15%，其它主要元素含量分别为：Al₂O₃为50.89%、SiO₂为25.02%、S为0.32%、Ti₂O为2.14%、Fe为4.13%、K₂O为0.16%、CaO为0.17%。本实施例按以下步骤进行，工艺流程如图1所示：

S1碎磨：将黏土型锂矿采用颚式破碎机将黏土型锂矿破碎至-2 mm，然后采用球磨机，磨矿至以质量计粒度小于0 .074mm占94%，得到磨矿产品；

S2筛分：将S1的磨矿产品依次给入200目、400目的筛网进行筛分，分别收集筛分分级产品+200目、-200目~+400目和-400目，+200目产品作为铝精矿，-200目~+400目和-400目产品准备进入摇床作业；

S3摇床：将筛分分级产品分别给入摇床，控制摇床横向倾斜角、频率和冲洗水流速，收集摇床精矿、摇床中矿和摇床尾矿；摇床横向倾斜角为5°，摇床频率为45Hz，冲洗水流速为3.5 L/min；分离精矿时得到-200目~+400目摇床精矿占本集37%，-400目摇床精矿占本集4%，混合-200目~+400目和-400目的所有中矿、尾矿，计算锂回收率为85%，将三个粒集的精矿混合，得到产率为19%、Al₂O₃品位为56%的铝精矿；

S4低温焙烧：将摇床中矿和摇床尾矿产品烘干，称取10g矿粉并向矿粉中添加5g硫酸钠和双氧水的混合物并充分混合均匀后置于坩埚中，即矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.5，然后在马弗炉中从室温升温至400℃后保温50min进行低温焙烧作业，使目的锂元素和硫酸钠和双氧水的混合物充分反应，得到焙烧渣；

S5热水浴水浸：将S4的焙烧渣置于炉外自然冷却后再手工研磨，研磨后置于烧杯中，在烧杯中添加40mL去离子水，然后将烧杯置于配有机械搅拌器的恒温水浴锅中，进行热水浴水浸一定时间，得到浸出浆料；热水浴水浸过程中，液固体积质量比为4:1，机械搅拌转速200r/min，热水浴60℃浸出2.0h，主要反应如下：

Li₂SO_4(s)→2Li⁺+SO₄ ²⁺；

S6固液分离：将浸出浆料抽滤，得到浸出率为83%的含锂浸出液，烘干浸出渣，实现固液分离。

实施例2：本实施例中矿石多元素分析结果表明，矿石中目的元素Li的含量为0.15%，其它主要元素含量分别为：Al₂O₃为51.04%、SiO₂为24.79%、S为0.18%、Ti₂O为2.45%、Fe为3.76%、MgO为0.24%、CaO为0.21%。本实施例按以下步骤进行：

S1碎磨：将黏土型锂矿采用颚式破碎机将黏土型锂矿破碎至-3mm，然后采用球磨机，磨矿至以质量计粒度小于0 .074mm占78%，得到磨矿产品；

S2筛分：将S1的磨矿产品依次给入200目、400目的筛网进行筛分，分别收集筛分分级产品+200目、-200目~+400目和-400目，+200目产品作为铝精矿，-200目~+400目和-400目产品准备进入摇床作业；

S3摇床：将筛分分级产品分别给入摇床，控制摇床横向倾斜角、频率和冲洗水流速，收集摇床精矿、摇床中矿和摇床尾矿；摇床横向倾斜角为8°，摇床频率为50Hz，冲洗水流速为2.0L/min；分离精矿时得到-200目~+400目摇床精矿占本集33%，-400目摇床精矿占本集3%，混合-200目~+400目和-400目的所有中矿、尾矿，计算锂回收率为83%，将三个粒集的精矿混合，得到产率为25%、Al₂O₃品位为55%的铝精矿；

S4低温焙烧：将摇床中矿和摇床尾矿产品烘干，称取10g矿粉并向矿粉中添加4g硫酸钠和双氧水的混合物并充分混合均匀后置于坩埚中，即矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.4，然后在马弗炉中从室温升温至430℃后保温30min进行低温焙烧作业，使目的锂元素和硫酸钠和双氧水的混合物充分反应，得到焙烧渣；

S5热水浴水浸：将S4的焙烧渣置于炉外自然冷却后再手工研磨，研磨后置于烧杯中，在烧杯中添加50mL去离子水，然后将烧杯置于配有机械搅拌器的恒温水浴锅中，进行热水浴水浸一定时间，得到浸出浆料；热水浴水浸过程中，液固体积质量比为5:1，机械搅拌转速300r/min，热水浴70℃浸出1.8h，主要反应如下：

Li₂SO_4(s)→2Li⁺+SO₄ ²⁺；

S6固液分离：将浸出浆料抽滤，得到浸出率为78%的含锂浸出液，烘干浸出渣，实现固液分离。

实施例3：本实施例中矿石多元素分析结果表明，矿石中目的元素Li的含量为0.14%，其它主要元素含量分别为：Al₂O₃为51.52%、SiO₂为23.14%、C为0.34%、Fe为4.06%、K₂O为0.18%、MgO为0.25%。

本实施例按以下步骤进行：

S1碎磨：将黏土型锂矿采用颚式破碎机将黏土型锂矿破碎至-2mm，然后采用球磨机，磨矿至以质量计粒度小于0 .074mm占86%，得到磨矿产品；

S2筛分：将S1的磨矿产品依次给入200目、400目的筛网进行筛分，分别收集筛分分级产品+200目、-200目~+400目和-400目，+200目产品作为铝精矿，-200目~+400目和-400目产品准备进入摇床作业；

S3摇床：将筛分分级产品分别给入摇床，控制摇床横向倾斜角、频率和冲洗水流速，收集摇床精矿、摇床中矿和摇床尾矿；摇床横向倾斜角为7°，摇床频率为48Hz，冲洗水流速为2.5L/min；分离精矿时得到-200目~+400目摇床精矿占本集35%，-400目摇床精矿占本集4%，混合-200目~+400目和-400目的所有中矿、尾矿，计算锂回收率为85%，将三个粒集的精矿混合，得到产率为19%、Al₂O₃品位为57%的铝精矿；

S4低温焙烧：将摇床中矿和摇床尾矿产品烘干，称取10g矿粉并向矿粉中添加5g硫酸钠和双氧水的混合物并充分混合均匀后置于坩埚中，即矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.5，然后在马弗炉中从室温升温至420℃后保温40min进行低温焙烧作业，使目的锂元素和硫酸钠和双氧水的混合物充分反应，得到焙烧渣；

S5热水浴水浸：将S4的焙烧渣置于炉外自然冷却后再手工研磨，研磨后置于烧杯中，在烧杯中添加50mL去离子水，然后将烧杯置于配有机械搅拌器的恒温水浴锅中，进行热水浴水浸一定时间，得到浸出浆料；热水浴水浸过程中，液固体积质量比为5:1，机械搅拌转速250r/min，热水浴80℃浸出1.5h，主要反应如下：

Li₂SO_4(s)→2Li⁺+SO₄ ²⁺；

S6固液分离：将浸出浆料抽滤，得到浸出率为81%的含锂浸出液，烘干浸出渣，实现固液分离。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1碎磨：将黏土型锂矿进行破碎、磨矿处理，得到磨矿产品；

S2筛分：将S1的磨矿产品依次给入200目、400目的筛网进行筛分，分别收集筛分分级产品，分级产品准备进入摇床作业；

S3摇床：将筛分分级产品分别给入摇床，控制摇床横向倾斜角、频率和冲洗水流速，收集摇床精矿、摇床中矿和摇床尾矿；

S4低温焙烧：将摇床中矿和摇床尾矿产品烘干，并向烘干后的矿粉中添加硫酸钠和双氧水的混合物并充分混合均匀后置于坩埚中，然后在马弗炉中进行低温焙烧作业，得到焙烧渣；

S5热水浴水浸：将S4的焙烧渣置于炉外自然冷却后再手工研磨，研磨后置于烧杯中，在烧杯中添加去离子水，然后将烧杯置于配有机械搅拌器的恒温水浴锅中，进行热水浴水浸一定时间，得到浸出浆料；

S6固液分离：将浸出浆料抽滤，得到含锂浸出液，烘干浸出渣，实现固液分离。

2.根据权利要求1所述的从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，其特征在于：S1步骤中采用颚式破碎机将黏土型锂矿破碎至-2 mm或-3mm，磨矿采用球磨机，磨矿至以质量计粒度小于0 .074mm占78%~94%。

3.根据权利要求1所述的从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，其特征在于：S3步骤中摇床横向倾斜角为5°~8°，摇床频率为45-50Hz，冲洗水流速为2.0~3.5 L/min；分离精矿时控制-200目~+400目摇床精矿占本集33%~37%，-400目摇床精矿占本集3%~5%。

4.根据权利要求1所述的从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，其特征在于：S4步骤中低温焙烧过程中，矿粉与硫酸钠和双氧水的混合物质量比为1:0.4~0.5，炉内温度升至400~430℃保温30~50min。

5.根据权利要求1所述的从低品位黏土型锂矿中提取锂资源的方法，其特征在于：S5步骤中热水浴水浸过程中，液固体积质量比为4:1~5:1，机械搅拌转速200~300r/min，热水浴60~80℃浸出1.5~2.0h。