一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法技术

一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法。该方法是将锂辉石粉体在1000‑1100℃的条件下进行煅烧，制备得到β‑锂辉石，β‑锂辉石、碳酸钾和水混合均匀后，在180‑260℃的条件下水热晶化30min‑180min，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物，向其中通入CO2，进行碳酸化，在常温下反应30‑120min，过滤得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼经过干燥得到钾型沸石产品；向碳酸氢锂溶液中缓慢加入氢氧化钾溶液，搅拌，直至溶液pH＝8‑9，过滤分离，固体经过洗涤、干燥得到碳酸锂产品。该工艺无“三废”排放，易于推广实施。

A method for preparation of lithium carbonate by Spodumene

A method for preparation of potassium - type zeolite of lithium carbonate by spodumene. The spodumene powder was calcined at 1000 1100 degrees under the conditions of preparing beta spodumene, beta spodumene, potassium carbonate and water mixed evenly, in 180 260 DEG C hydrothermal crystallization of 30min 180min, prepared by a mixture of lithium carbonate and potassium zeolite, to pass into the CO2, carbonation, 30 120min reaction at room temperature, filtered to obtain potassium zeolite filter cake and lithium bicarbonate solution, potassium zeolite filter cake after drying to obtain potassium zeolite products; to the lithium bicarbonate solution slowly adding potassium hydroxide solution, stirring, until the solution is pH = 8 9, filtration and separation, solid after washing and drying to obtain lithium carbonate products. The process has no \three wastes\ emission, and it is easy to popularize and implement.

【技术实现步骤摘要】
一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法
本专利技术属于沸石分子筛水热合成技术与锂盐制备技术，更具体地说是一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法。
技术介绍
碳酸锂可用于制备各种锂的化合物、金属锂及其同位素，还用于制备化学反应的催化剂等。碳酸锂在半导体、陶瓷、电视、医药和原子能工业也有应用。由于生产碳酸锂的主要原料是盐湖卤水(矿石法由于成本高在全球产能很小)，因此规模化生产碳酸锂的企业必须拥有锂资源储量较为丰富的盐湖资源开采权，这使得该行业具备较高的资源壁垒；另一方面，由于全球盐湖绝大多数资源都是高镁低锂型，而从高镁低锂老卤中提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大。钾型沸石是一类具有孔道结构的矿物，具有吸附和离子交换特性。钾型沸石可作为肥料的载体，增加肥效、尤其是氮肥和钾肥的缓释性，提高养分利用率；同时其本身也可以作为缓释肥料，为作物生长提供所需的钾、硅等营养元素。锂辉石又称α-锂辉石，在720℃以上时可转变为具有更高活性的β-锂辉石，并具有热裂性质，是目前世界上最常用的含锂矿物资源之一，作为锂化学制品原料，广泛应用于锂化工、玻璃、陶瓷行业，享有″工业味精″的美誉。锂化学制品原料主要用于生产碳酸锂，但与卤水中提锂相比工艺过程成本高，不利于工业生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，碳酸锂可用于生产电池原料，钾型沸石可以作为缓释型钾肥或者缓释肥料载体使用。本专利技术提供了一种简易高效利用锂辉石制备碳酸锂与钾型沸石的方法。该工艺无“三废”排放，易于推广实施。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，包括以下步骤：(1)锂辉石煅烧：将锂辉石于1000-1100℃煅烧获得β-锂辉石，β-锂辉石经过研磨用于步骤(2)；(2)锂辉石水热反应：β-锂辉石、碳酸钾和水混合均匀，在180-260℃的条件下水热晶化30-180min，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物；(3)碳酸化分离：向步骤(2)制备得到的碳酸锂与钾型沸石的混合物中通入CO2，进行碳酸化，碳酸化后过滤，分别得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼干燥后为钾型沸石产品；(4)碳酸锂制备：在25-50℃条件下，向碳酸氢锂溶液中缓慢加入氢氧化钾溶液，搅拌，直至溶液pH＝8-9，过滤分离，固体经过洗涤、干燥得到碳酸锂产品。如上所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，优选地，所述锂辉石中Li2O的质量分数≥6.5％。如上所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，优选地，所述步骤(1)锂辉石煅烧时间30-120min。如上所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，优选地，所述步骤(2)中β-锂辉石粒度＜75μm；所用碳酸钾为工业级，纯度≥99％；β-锂辉石、碳酸钾和水质量比为5∶(1.8-2.4)∶(40-60)。如上所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，优选地，所述步骤(3)中碳酸化温度为室温，碳化时间30-120min，CO2通气流量为(5-8)L/L·min。如上所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，优选地，步骤(4)中氢氧化钾溶液浓度为4-8mol/L。如上所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，优选地，所述步骤(4)获得的碳酸钾滤液返回步骤(2)中进行水热反应。本专利技术的有益效果在于：1.原料成本低廉，工艺过程简单，通过水热反应过程即可实现，工艺过程无“三废”排放，可实现清洁生产，便于实施推广。2.高效利用锂辉石资源，使其中锂元素转化为碳酸锂，硅铝元素转化为钾型沸石。3.所得钾型沸石可作为缓释钾肥或缓释肥料的载体使用，提高附加值。4.该方法锂辉石中Li2O溶出率大于95％；钾型沸石纯度超过85％，碳酸锂产品的纯度大于99％。附图说明图1为锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法流程图；图2为实例1所合成钾型沸石的X射线粉晶衍射图；图3为实例1所合成碳酸锂的X射线粉晶衍射图。具体实施方式本专利技术提供了一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，下面实结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。如图1所示，该工艺是将锂辉石粉体高温煅烧，制备得到β-锂辉石，β-锂辉石、碳酸钾和水混合均匀后，水热反应，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物，经过碳酸化，得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼经过干燥得到钾型沸石产品；向碳酸氢锂溶液中缓慢加入氢氧化钾溶液，搅拌，调节溶液pH，沉淀碳酸锂，经过滤分离，固体经过洗涤、干燥得到碳酸锂产品，碳酸钾溶液返回水热反应阶段循环利用。本工艺过程简单，充分利用锂辉石资源，提高资源利用率。实验原料：锂辉石粉中Li2O＝7.0％，锂辉石粉主要物相为：α锂辉石，石英。实施例1将锂辉石粉体在温度为1000℃，煅烧时间40min，使其完全转化为β-锂辉石；β锂辉石经过球磨使其粒度＜75μm；称取10gβ-锂辉石，4g碳酸钾，100mL水，将β-锂辉石、碳酸钾和水混合均匀，放入高压反应釜中，加热，在200℃的条件下水热晶化150min，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物。将碳酸锂与钾型沸石的混合物取出放入烧杯中，向其中通入CO2，通气流量8L/L(溶液)·min进行碳化，在常温下反应30min，过滤得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼在110±5℃下干燥12h，即制成钾型沸石产品，钾型沸石纯度约88％，产率约88％。其XRD粉晶衍射结果(图2)表明为钾型沸石。钾型沸石的化学成分分析结果见表1。表1合成钾型沸石的主要化学成分(wB％)在25-50℃条件下，向碳酸氢锂溶液中缓慢加入5mol/L氢氧化钾溶液，搅拌，测量溶液pH，直至溶液pH＝8-9，使碳酸锂沉淀出来，经过滤分离，碳酸锂固体经过洗涤、在110±5℃下干燥12h得到碳酸锂产品，其XRD粉晶衍射结果如图3所示，表明为碳酸锂。锂辉石中Li2O溶出率为97％，碳酸锂产品的纯度大于99％，碳酸锂产品的化学成分分析结果见表2。表2碳酸锂制品的化学成分分析结果(wB％)实施例2将锂辉石粉体在温度为1100℃，煅烧时间30min，使其完全转化为β-锂辉石；β锂辉石经过球磨使其粒度＜75μm；称取10gβ-锂辉石，4.8g碳酸钾，120mL水，将β-锂辉石、碳酸钾和水混合均匀，放入高压反应釜中，加热，在180℃的条件下水热晶化180min，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物。将碳酸锂与钾型沸石的混合物取出放入烧杯中，向其中通入CO2，通气流量5L/L(溶液)·min，进行碳化，在常温下反应90min，过滤得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼在110±5℃下干燥12h，即制成钾型沸石产品；合成钾型沸石纯度约90％，产率约90％，其化学成分分析结果见表3。表3合成钾型沸石的主要化学成分(wB％)在25-50℃条件下，向碳酸氢锂溶液中缓慢加入8mol/L氢氧化钾溶液，搅拌，测量溶液pH，直至溶液pH＝8-9，使碳酸锂沉淀出来，经过滤分离，碳酸锂固体经过洗涤、在110±5℃下干燥12h得到碳酸锂产品。锂辉石中Li2O溶出率为98％，碳酸锂产品的纯度大于99％，碳酸锂产品的化学成分分析结果见表4。表4碳酸锂制品的化学成分分析结果(wB％)实施例3将锂辉石粉体在温度为1050℃，煅烧时间60min，使其完全转化为β本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)锂辉石煅烧：将锂辉石于1000‑1100℃煅烧获得β‑锂辉石，β‑锂辉石经过研磨用于步骤(2)；(2)锂辉石水热反应：β‑锂辉石、碳酸钾和水混合均匀，在180‑260℃的条件下水热晶化30‑180min，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物；(3)碳酸化分离：向步骤(2)制备得到的碳酸锂与钾型沸石的混合物中通入CO2，进行碳酸化，碳酸化后过滤，分别得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼干燥后为钾型沸石产品；(4)碳酸锂制备：在25‑50℃条件下，向碳酸氢锂溶液中缓慢加入氢氧化钾溶液，搅拌，直至溶液pH＝8‑9，过滤分离，固体经过洗涤、干燥得到碳酸锂产品。

【技术特征摘要】
1.一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)锂辉石煅烧：将锂辉石于1000-1100℃煅烧获得β-锂辉石，β-锂辉石经过研磨用于步骤(2)；(2)锂辉石水热反应：β-锂辉石、碳酸钾和水混合均匀，在180-260℃的条件下水热晶化30-180min，制备得到碳酸锂与钾型沸石的混合物；(3)碳酸化分离：向步骤(2)制备得到的碳酸锂与钾型沸石的混合物中通入CO2，进行碳酸化，碳酸化后过滤，分别得到钾型沸石滤饼和碳酸氢锂溶液，钾型沸石滤饼干燥后为钾型沸石产品；(4)碳酸锂制备：在25-50℃条件下，向碳酸氢锂溶液中缓慢加入氢氧化钾溶液，搅拌，直至溶液pH＝8-9，过滤分离，固体经过洗涤、干燥得到碳酸锂产品。2.如权利要求1所述的一种锂辉石制备碳酸锂副产钾型沸石的方法，其特征在于，所述锂辉石中Li2O的质量分数≥6.5％。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文贵，马鸿文，张盼，
申请(专利权)人：昊青薪材北京技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11