一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法与系统，该方法包括以下步骤：1）将锂云母与脱氟添加剂配料造粒，通入水蒸气进行沸腾焙烧脱氟；2）将脱氟后的锂云母与碳酸盐混合配料烧结，并产生二氧化碳尾气；3）将烧结熟料进行浸出，以得到富集锂的浸出母液；4）将净化后的二氧化碳尾气通入到浸出净化液中，以获取电池级碳酸锂。本发明专利技术通过将锂云母与脱氟添加剂混合焙烧，破坏了二氧化硅网状结构，使二氧化硅呈游离态，更易于氟随着水蒸气逸出，提升了锂云母的脱氟效率。同时，采用碳酸盐替代硫酸盐进行烧结，有效缓解了硫酸盐烧结过程存在的设备结垢问题，并且逸出的二氧化碳可应用于浸出液沉碳酸锂，降低了生产成本，清洁环保。

【技术实现步骤摘要】
一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法与系统
本专利技术属于锂资源提取领域，具体涉及一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法与系统。
技术介绍
锂作为目前已知的自然界最轻的金属元素，具有许多独特的物理化学性质，已广泛应用于冶金、化工、能源、医疗、航空航天等领域，而被誉为“工业味精”、“二十一世纪的能源金属新贵”。我国常见的含锂资源包括盐湖卤水、锂辉石、锂云母等，但是我国盐湖卤水镁锂比高，锂资源的提取较为困难；锂辉石储量有限且分布分散，不利于大规模开采，仅能依赖大量进口；而锂云母在我国储量丰富，适合大规模工业化开发。常见的锂云母提锂的方法主要有氯化焙烧法、石灰石法、硫酸法、碱压煮法、硫酸盐法等，配合上调整pH净化溶液，及加入碳酸钠溶液沉淀锂盐的方法，来提取碳酸锂。但这些方法大多有物流量大，设备损耗大等缺点，大规模开发生产成本较高。因此，对现有工艺进行更有利于工业化生产的方法改进，以及配套的系统装置就必不可少。现有的硫酸盐法处理锂云母技术，对焙烧温度要求较高，且硫酸盐熔点较高，窑尾低温区会在发生结圈现象，不利于设备的长期工业化连续运行。
技术实现思路
为了克服硫酸盐结圈对设备运行的影响，本专利技术提供了一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法与系统，其以分解温度较低的碳酸盐，破坏锂云母的铝硅酸盐结构，以氧化物形式释放有价的Li、Rb、Cs等碱金属元素，易于被浸出剂所捕及，降低了烧结温度，缓解了硫酸盐焙烧工艺的回转窑结圈问题，且烧结过程产出的二氧化碳尾气，经简单净化后，即可用于碳酸化沉淀碳酸锂工序，降低了烧结过程尾气的排放，有较高的应用前景。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：1)焙烧脱氟：将锂云母与脱氟添加剂进行配料造粒，通入水蒸气进行沸腾焙烧脱氟，得到脱氟后的锂云母；2)配料烧结：将步骤1)得到的脱氟后的锂云母与碳酸盐、碳粉进行混合配料烧结，得到烧结熟料，并产生二氧化碳尾气；3)熟料浸出：将步骤2)得到的烧结熟料浸出，固液分离后得到富集锂的浸出母液；4)碳分沉锂：将步骤2)产生的二氧化碳尾气经水逆流喷淋净化后，通入到步骤3)得到的浸出母液中，进行碳酸化沉锂，以获取电池级碳酸锂。优选的，步骤1)所述脱氟添加剂包括氧化钙、氧化镁、氯化钙、氯化镁、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或几种的混合物；所述锂云母与脱氟添加剂的配料质量比为1：0.05～0.2。优选的，步骤1)所述水蒸气的流量为每吨锂云母0.003m3/h～0.02m3/h；所述焙烧的温度为550～900℃，焙烧的时间为30～90min。步骤1)的目的是使F与Li分离，降低对Li的束缚，提高Li的反应活性：通过加入碱性氧化物造渣，破坏SiO2相互联接的网状结构，促使SiO2更多地呈游离的岛状状态，降低其与F的结合能力，使F更容易随水蒸气逸出。优选的，步骤2)所述碳酸盐包括碳酸镁、碳酸锰、碳酸钙和碳酸亚铁(菱铁矿)中的一种或几种的混合物。优选的，步骤2)所述脱氟后的锂云母与碳酸盐的质量比为1：0.2～0.6，配料过程加入碳粉的质量为锂云母与碳酸盐总质量的5％～15％。优选的，步骤2)所述烧结的温度为700～900℃，烧结的时间为30～180min。步骤2)的目的是破坏锂云母稳定的铝硅酸盐矿石结构，释放Li2O：通过加入的碳酸盐烧结剂，替代锂云母中的有价碱金属，与锂云母矿形成更为稳定的铝硅酸盐，而使碱金属呈氧化物形式释放，提高其浸出率。同时，过量的未形成稳定铝硅酸盐的碳酸盐部分，由于其具有较低的分解温度，在较高的烧结温度下分解生成氧化物与二氧化碳，避免了类似硫酸盐在回转窑高温区熔融而在低温区凝固的现象，避免了设备结圈影响工序的连续运行。此外，配料过程配入的碳粉，在作为燃料的同时，还能作为碳源，稳定输出尾气中的二氧化碳含量。造渣过程形成更稳定铝硅酸盐的过程涉及反应原理为：MeAl(Si4O10)OH2+(Ca,Fe,Mn,Mg)CO3→(Ca,Fe,Mn,Mg)3Al2(SiO4)3+MeO+CO2优选的，步骤3)中使用的浸出试剂为水，所述水与烧结熟料的液固质量比为2～5：1。优选的，步骤3)所述浸出的温度为40～90℃，浸出的时长为60～180min。优选的，步骤4)中二氧化碳的过量系数为0.8～1.05；所述碳酸化沉锂的温度为60～95℃，时间为2～8h。以上所述的一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法的系统，其特征在于，包括依次连接的沸腾焙烧炉、回转窑、浸出槽和碳分沉锂槽，所述回转窑的顶部与碳分沉锂槽的底部通过气体管道连接。本专利技术通过将锂云母与脱氟添加剂混合焙烧，破坏了二氧化硅网状结构，使二氧化硅呈游离态，更易于氟随着水蒸气逸出，提升了锂云母的脱氟效率。同时，采用碳酸盐替代硫酸盐进行烧结，有效缓解了硫酸盐烧结过程存在的设备结垢问题，并且逸出的二氧化碳经简单净化后，可直接应用于浸出液沉碳酸锂步骤，该闭路循环有效利用了废气，降低了生产成本，工艺清洁环保。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1.本专利技术提取碳酸锂的方法中，实现了烧结尾气的循环利用，降低了二氧化碳等尾气的排放，生产过程清洁环保，此外，二氧化碳气体的鼓入，也起到了搅拌槽内溶液的作用，强化了溶液中的传质过程，有利于沉锂工序进行得更为彻底。2.本专利技术使用的低分解温度的碳酸盐，在破坏锂云母中Li与铝硅酸盐的结合能力的同时，避免了类似硫酸盐在回转窑区域的相态转变，缓解了设备结圈的问题，有利于设备的连续稳定运行。附图说明图1为本专利技术从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧的系统的示意图。图中1为沸腾焙烧炉，2为回转窑，3为浸出槽，4为碳分沉锂槽；a为脱氟后锂云母，b为烧结熟料，c为浸出液，d为二氧化碳尾气。具体实施方式以下结合实例与附图对本专利技术的具体实施作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术以锂云母矿为原料，主要化学成分见下表1：表1本专利技术从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧的系统的示意图如图1所示，该系统包括依次连接的沸腾焙烧炉、回转窑、浸出槽和碳分沉锂槽，所述回转窑的顶部与碳分沉锂槽的底部通过气体管道连接。实施例1：1)焙烧脱氟，将锂云母与氧化镁以1:0.1的质量比进行配料造粒，以每吨锂云母0.005m3/h的流量通入水蒸气，在750℃下焙烧60min进行脱氟，得到脱氟后的锂云母；2)配料烧结，将步骤1)得到的脱氟后锂云母与碳酸镁、碳酸亚铁以1:0.15:0.05的质量比例，并加入碳酸镁与碳酸亚铁质量5％的碳粉进行混合配料，在700℃下烧结180min，得到烧结熟料和二氧化碳尾气；3)熟料浸出，将步骤2)得到的烧结熟料与水以2.5:1的液固质量比，在80℃下浸出90min，固液分离后得到富集锂的浸出母液；4)碳分沉锂，将步骤2)产生的二氧化碳尾气经水逆流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）焙烧脱氟：将锂云母与脱氟添加剂进行配料造粒，通入水蒸气进行沸腾焙烧脱氟，得到脱氟后的锂云母；/n2）配料烧结：将步骤1）得到的脱氟后的锂云母与碳酸盐、碳粉进行混合配料烧结，得到烧结熟料，并产生二氧化碳尾气；/n3）熟料浸出：将步骤2）得到的烧结熟料浸出，固液分离后得到富集锂的浸出母液；/n4）碳分沉锂：将步骤2）产生的二氧化碳尾气经水逆流喷淋净化后，通入到步骤3）得到的浸出母液中，进行碳酸化沉锂，以获取电池级碳酸锂。/n

【技术特征摘要】
1.一种从锂云母中提取碳酸锂的碳酸盐焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）焙烧脱氟：将锂云母与脱氟添加剂进行配料造粒，通入水蒸气进行沸腾焙烧脱氟，得到脱氟后的锂云母；
2）配料烧结：将步骤1）得到的脱氟后的锂云母与碳酸盐、碳粉进行混合配料烧结，得到烧结熟料，并产生二氧化碳尾气；
3）熟料浸出：将步骤2）得到的烧结熟料浸出，固液分离后得到富集锂的浸出母液；
4）碳分沉锂：将步骤2）产生的二氧化碳尾气经水逆流喷淋净化后，通入到步骤3）得到的浸出母液中，进行碳酸化沉锂，以获取电池级碳酸锂。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）所述脱氟添加剂包括氧化钙、氧化镁、氯化钙、氯化镁、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或几种的混合物；所述锂云母与脱氟添加剂的配料质量比为1：0.05~0.2。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）所述水蒸气的流量为每吨锂云母0.003m3/h~0.02m3/h；所述焙烧的温度为550~900℃，焙烧的时间为30~90min。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）所述碳酸盐包括碳酸镁、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成浩，熊训辉，钟文涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44