一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法，包括以下步骤：(1)将洗净烘干的PVC塑料在惰性气氛下进行低温热解，得到HCl气体和焦油；(2)将锂云母矿和氧化钙混合，研磨均匀后进行脱氟焙烧，得到脱氟锂云母矿；(3)将步骤(1)后的HCl气体通入步骤(2)后的脱氟锂云母矿中，进行氯化焙烧，得到熟料；(4)用水浸出步骤(3)后的熟料，经固液分离后得到浸出液；(5)向步骤(4)后的浸出液中加入碱性沉淀剂，反应后进行过滤，得到碳酸锂固体和滤液。该方法不仅为PVC废弃物的综合利用提供新的思路，减少PVC废弃物对环境的污染，而且降低了碳酸锂的生产成本，实现了PVC的综合利用，产生巨大的经济效益。

A method of extracting lithium from lithium mica by PVC pyrolysis

The invention provides a method for extracting lithium from lithium-ion mica using PVC pyrolysis, including the following steps: (1) the drying of PVC plastic is pyrolyzed at low temperature in an inert atmosphere, HCl gas and tar are obtained; (2) the lithium mica ore is mixed with calcium oxide, and the lapping is evenly followed by defluorination roasting to get the defluorine mica mine; (3) will (3) The HCl gas after step (1) enters the lithium-defluorine mica after step (2). The clinker is calcined by chlorination; (4) the clinker after the water leaching step (3), the leaching solution is obtained after the solid liquid separation; (5) the alkaline precipitator is added to the leaching solution after the step (4), and after the reaction is filtered, the solid and filtrate of lithium carbonate are obtained. This method not only provides new ideas for the comprehensive utilization of PVC waste, reduces the pollution of PVC waste to the environment, but also reduces the production cost of lithium carbonate, realizes the comprehensive utilization of PVC, and produces huge economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法
本专利技术属于冶金领域，尤其涉及一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法。
技术介绍
锂被誉为“推动世界进步的能源金属”，作为一种新型能源和战略资源，广泛应用于国民经济的各个领域。不仅在传统的消费领域如玻璃、陶瓷、润滑剂等领域起到重要作用，也推动了高新
如锂电池、核能、航空航天等领域的发展，特别是近些年随着新能源汽车产业和电子产业的迅速发展，全球市场对锂的需求量正在逐年增加。我国拥有丰富的锂云母资源，其Li2O的含量一般在3％～5％。目前从锂云母中提锂的方法主要有石灰石法、硫酸法、氯化焙烧法等。石灰石法生产过程物料流量大，产生大量废渣，同时煅烧过程温度较高、周期长、能耗高，锂的回收率低，处理低品位锂云母矿时生产成本高，难以大规模进行生产。而硫酸法焙烧过程会产生大量的硫酸烟雾，对大气照成污染，对设备的耐酸腐蚀要求较高，同时浸出液除铝需要加入大量碱液调节pH值，余酸难以回收利用造成浪费，经济上不占优势。氯化焙烧法是指在一定条件下，在氯化剂的作用下，使矿样中的某些金属组分转化为气相或固相的氯化物，以使有价金属与其他组分分离富集的过程；常用的氯化剂主要包括Cl2、HCl等气态氯化剂和氯化钠、氯化钙、氯化铵等固态氯化剂。其中气态氯化剂特别是HCl作为氯化剂，能极大缩短氯化焙烧周期、焙烧温度，受到诸多学者的关注，但由于其腐蚀性高、对设备要求较高、不易运输、难贮存、高污染等原因，极大地限制了HCl在氯化冶金中的应用，而HCl用于锂云母氯化提锂的研究更鲜有报道，如能解决HCl的难储存运输问题，对于扩大HCl在氯化冶金领域的应用具有重要意义。PVC是一种高分子有机聚合材料，由于其具有阻燃、耐化学药品、机械强度高和电绝缘性良好等特点，生产成本较低，广泛应用于制作管材、板材、型材等硬制品和膜、电线表皮、人造革、鞋底等软制品，我国自2002年开始PVC产能增速较快，产量大幅增长，到2016年PVC产量接近1600万吨，而我国每年能有效回收的PVC废弃物占产量的20％左右，没有回收的废弃PVC将给环境带来巨大污染，同时给环境保护带来巨大的经济压力。由于PVC分子中含有将近60％的氯，在热解过程中会产生大量的HCl气体，可以考虑作为气体氯化剂的固体释放源，但PVC在空气中直接燃烧容易产生二噁英等致癌物质，限制了PVC的综合利用。因此，如何开发一种环保、高效、经济利用PVC中的氯从锂云母中提取锂的方法，对我国的锂行业和PVC综合利用方面具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种环保、经济、高效的利用PVC热解从锂云母提取锂的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法，包括以下步骤：(1)将洗净烘干的PVC塑料在惰性气氛下进行低温热解处理，得到HCl气体和焦油；(2)将锂云母矿和氧化钙混合，研磨均匀后进行脱氟焙烧处理，得到脱氟锂云母矿；(3)将步骤(1)后的HCl气体通入步骤(2)后的脱氟锂云母矿中，进行氯化焙烧处理，得到熟料；(4)用水浸出步骤(3)中的熟料，经固液分离后，得到浸出液(5)向步骤(4)后的浸出液中加入碱性沉淀剂，反应后进行过滤，得到碳酸锂固体和过滤液。上述的方法，优选的，所述步骤(1)中控制低温热解处理的温度为300～450℃，升温速率为5～10℃/min，时间为1.0～2.0h。上述的方法，优选的，所述步骤(3)中氯化焙烧处理的温度为300～450℃，时间为1.0～2.0h。上述的方法，优选的，所述步骤(2)中锂云母矿和氧化钙的质量比为1:0.15～1:0.3，所述锂云母矿中Li2O的质量含量为3％～5％；所述脱氟焙烧处理的温度为700～800℃，时间为0.5h～1.0h。上述的方法，优选的，所述步骤(2)中脱氟焙烧处理的温度为700～800℃，时间为0.5h～1.0h。上述的方法，优选的，所述步骤(4)中浸出过程的时间为30～60min，液固体积比为1:1-5:1，浸出温度为10～80℃。上述的方法，优选的，向步骤(5)过滤后得到的滤液中通入CO2气体，然后利用焙烧处理(包括脱氟焙烧和氯化焙烧)产生的余热进行蒸发浓缩以降低工序能耗，经冷却结晶后析出碳酸钠和碳酸钾的混合盐。上述的方法，优选的，所述混合盐返回步骤(5)中用作碱性沉淀剂，也可用作商品出售，析出所述结晶盐后还得到母液，所述母液中包含铷、铯。上述的方法，优选的，所述步骤(5)中碱性沉淀剂为碳酸钠和/或碳酸钾，避免了新杂质的引入，净化负荷低；所述碱性沉淀剂的用量为锂云母矿中锂转化为碳酸锂所需理论用量的110％～130％，控制步骤(5)中反应时间为1.0～2.5h。上述的方法，优选的，所述步骤(1)中惰性气氛为氮气气氛和/或氩气气氛；所述焦油通过冷凝回收后用作热解处理、脱氟焙烧或氯化焙烧处理的燃料，所述冷凝方式为水冷；所述PVC塑料为粒径为5～10mm的PVC废弃物塑料颗粒。。上述的方法，优选的，所述低温热解处理在热解炉中进行，所述脱氟焙烧处理和所述氯化焙烧处理在焙烧炉中进行，所述热解炉和所述焙烧炉之间设有冷凝回收系统，所述焙烧炉还连接尾气吸收器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的方法，充分利用PVC中含量接近60％的氯元素，将PVC废弃物作为HCl释放剂，PVC的低温热解处理制取的HCl用于锂云母氯化提锂制备纯度较高的碳酸锂的原料，PVC热解后的产物焦油还可为焙烧炉提供原料；本专利技术的方法一方面为PVC废弃物的综合利用提供新的思路，减少PVC废弃物对环境的污染，另一方面降低了碳酸锂的生产成本，实现了PVC的综合利用，产生巨大的经济效益。(2)本专利技术的方法，在进行氯化焙烧前先进行脱氟焙烧，一方面减少氯化焙烧过程中氟化氢的产生，减轻对焙烧设备的腐蚀，另一方面通过预焙烧，对锂云母矿的物相进行重构，显著提高了反应体系界面的反应动力学，提高了氯化效率。(3)本专利技术的方法，采用PVC热解释放的HCl气体作为氯化剂，将传统的氯化焙烧反应由固-固两相反应向气-固两相反应转化，增大了氯化焙烧气氛中HCl气体浓度，不仅减少了氯化钙的用量，同时还提高了氯化效率、缩短了氯化周期。(4)由于本专利技术选用的氯化剂为PVC低温热解产生的HCl，氯化焙烧后的熟料水浸后渣量小，所得浸出液中锂离子浓度高，可直接用于提锂；同时整个浸出过程不需要外加酸碱进行调节pH，溶出的选择性高，杂质含量低，净化分离过程简单。(5)本专利技术的方法，PVC低温热解与矿样脱氟焙烧及氯化焙烧分别在两个焙烧装置中串联进行，一方面可以减少热解焦油的产率、增大HCl的产量，使热解焦油与HCl之间的比例在合理范围内，另一方面可以避免PVC热解产物焦油阻碍了气固界面的传质速率，提升氯化速率、缩短氯化焙烧后熟料的处理工艺。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术中利用PVC热解从锂云母提取锂的方法的工艺流程图；图2是本专利技术实施例1中实施利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将洗净烘干的PVC塑料在惰性气氛下进行低温热解处理，得到HCl气体和焦油；(2)将锂云母矿和氧化钙混合，研磨均匀后进行脱氟焙烧处理，得到脱氟锂云母矿；(3)将步骤(1)后的HCl气体通入步骤(2)后的脱氟锂云母矿中，进行氯化焙烧处理，得到熟料；(4)用水浸出步骤(3)后的熟料，经固液分离后得到浸出液；(5)向步骤(4)后的浸出液中加入碱性沉淀剂，反应后进行过滤，得到碳酸锂固体和滤液。

【技术特征摘要】
1.一种利用PVC热解从锂云母提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将洗净烘干的PVC塑料在惰性气氛下进行低温热解处理，得到HCl气体和焦油；(2)将锂云母矿和氧化钙混合，研磨均匀后进行脱氟焙烧处理，得到脱氟锂云母矿；(3)将步骤(1)后的HCl气体通入步骤(2)后的脱氟锂云母矿中，进行氯化焙烧处理，得到熟料；(4)用水浸出步骤(3)后的熟料，经固液分离后得到浸出液；(5)向步骤(4)后的浸出液中加入碱性沉淀剂，反应后进行过滤，得到碳酸锂固体和滤液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中控制低温热解处理的温度为300～450℃，升温速率为5～10℃/min，时间为1.0～2.0h。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中氯化焙烧处理的温度为300～450℃，时间为1.0～2.0h。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中锂云母矿和氧化钙的质量比为1:0.15～1:0.3，所述锂云母矿中Li2O的质量含量为3％～5％；所述脱氟焙烧处理的温度为700～800℃，时间为0.5h～1.0h。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中浸出过程的时间为30～60min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王接喜，肖晓，李新海，王志兴，郭华军，颜果春，胡启阳，彭文杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43