一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，该方法是以钠盐作为焙烧助剂和置换助剂，先通过高温程序升温焙烧将锂品位极低的粘土型锂矿中的高岭土层间铝硅酸盐结构破坏，充分暴露锂离子，然后通过钠盐中钠离子替换锂离子，实现锂与铝硅的分离后，通过后续水溶液溶解处理提取锂品位极低的粘土型锂矿中锂离子的方法。本发明专利技术中所使用的方法是焙烧助剂和置换助剂高温焙烧后水溶液浸出，该发明专利技术具有锂离子提取率高，硅铝杂质离子少，助剂可循环使用等特点。本发明专利技术的所使用的黏土型锂矿潜在储量达489万吨，矿层薄，易于开发，可有效改善目前云南锂资源短缺的现状，促进新能源产业的发展，具有良好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法


[0001]本专利技术涉及矿物提取锂离子领域，具体涉及一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法。

技术介绍

[0002]锂及其化合物广泛应用于医药、航空航天、新能源汽车等新兴领域，是现代高科技产业不可或缺的原料。近年来，锂资源市场的供需情况出现了新的变化，主要产品锂电池呈现供不应求的局面。云南滇中黏土型锂矿潜在储量达489万吨，矿层薄，易于开发，可有效改善目前云南锂资源短缺的现状，促进新能源产业的发展。
[0003]为了提取粘土型锂矿中的锂离子，由于粘土型锂矿中锂离子品位极低，传统的提取高品位锂的矿石方法均无法适用，研究人员也提出了许多策略。一些研究人员通过使用硫酸浸出，可以达到72.34%的锂离子提取率，但是浸出液中含有大量的杂质离子如Al和Fe，不利于后续碳酸锂的制备；另一些研究人员使用硫酸铁浸出，可以达到73.6%的锂离子提取率，但是浸出液中含有较多的铁离子，同样不利于后续碳酸锂的制备。
[0004]有鉴于此，急需找到一种可以在锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，以解决目前锂品位极低的粘土型锂矿无法提取高纯度锂的弊端，本专利技术通过钠盐与粘土型锂矿中的锂离子发生离子交换反应，使用水浸出，达到了78.48%的锂离子提取率同时其他杂质离子浸出率小于1%，并详细描述了其制备方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，该方法以钠盐作为焙烧助剂和置换助剂，先通过高温焙烧将锂品位极低的粘土型锂矿中的高岭土层间铝硅酸盐结构破坏，暴露锂离子，然后通过钠盐中钠离子替换锂离子，实现锂与铝硅的分离后，通过后续水溶液溶解处理提取锂品位极低的粘土型锂矿中锂离子的方法。本专利技术中所使用的方法是焙烧助剂和置换助剂高温焙烧后水溶液浸出，该专利技术具有锂离子提取率高，硅铝杂质离子少，助剂可循环使用等特点。本专利技术的所使用的黏土型锂矿潜在储量达489万吨，矿层薄，易于开发，可有效改善目前云南锂资源短缺的现状，促进新能源产业的发展，具有良好的应用前景。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，包括如下步骤：步骤S1：将锂品位极低的粘土型锂矿破碎研磨筛分；步骤S2：分别称取步骤S1中制备的粘土型锂矿和钠盐；将粘土型锂矿和钠盐混合均匀，得到混合物A；步骤S3：将步骤S2中得到的混合物A进行煅烧处理，煅烧过程中不断搅拌，促使离
子交换，将煅烧后的混合物研磨筛分，得到混合物B；步骤S4：将步骤S3中煅烧后的混合物B与水混合，在一定温度下溶解浸出一定时间，浸出结束后抽滤得到滤液和滤渣，锂离子存在于滤液中，滤液浓缩后可以直接用于后续其他锂化合物的制备。
[0007]进一步的，所述步骤S3中煅烧处理过程具体为：预热阶段：将混合物A置于95℃
‑
110℃的环境下进行预热10
‑
30min，脱除矿物所含自由水，大多数吸附水和少量层间水；升温保温阶段：以5
‑
7℃/min的升温速率，缓慢升温至400℃
‑
450℃保持10
‑
30min，此过程中，矿物中胶体水和结晶水缓慢脱除，继续以5
‑
7℃/min的升温速率，缓慢升温至700℃
‑
800℃保持60
‑
90min，此过程中，矿物中结构水和其他残余水缓慢脱除，形成表面积增大疏松多孔的矿物结构，有利于离子交换提取。
[0008]进一步的，所述步骤S1中的将锂品位极低的粘土型锂矿破碎研磨筛分至粒径小于74 μm，所述步骤S3中将煅烧后的混合物研磨筛分，使其粒径小于74 μm。
[0009]进一步的，所述步骤S2中粘土型锂矿质量分数为55.14%
‑
88.89%，钠盐质量分数为11.11%
‑
44.86%，二者质量分数之和为100%。
[0010]进一步的，所述锂品位极低的粘土型锂矿中锂离子品位低于0.5%。
[0011]进一步的，所述钠盐优选为硫酸钠。
[0012]进一步的，所述步骤S4中溶解浸出时间为0.5
‑
2 h；所述步骤S4中溶解浸出温度为70
‑
100℃。
[0013]进一步的，所述步骤S4中煅烧后的混合物B与水的质量比例为1：8~15 g/ml。
[0014]进一步的，所述提取锂离子的方法可以在锂品位极低的粘土型锂矿中水溶液法直接提取极高纯度锂离子的应用。
[0015]使用硫酸浸出粘土型锂矿可以达到90.5%的锂离子提取率，但是杂质离子过多，Al离子浓度达到了10g/L以上，Fe离子达到了0.5g/L以上，杂质离子过多以至于除杂时会带走较多的锂离子，不利于后续碳酸锂制备试验。采用硫酸铁浸出粘土型锂矿达到了73.6%的锂离子提取率，但是浸出液中的Fe离子达到了5g/L以上，在除杂流程难以除去，同样不利于后续碳酸锂制备试验。而采用硫酸钠与粘土型锂矿以44.86：55.14的比例混合焙烧水浸的浸出液锂离子提取率达到了78.5%且杂质离子（例如Al，Fe，Mg离子）含量均低于0.04g/L，优于硫酸浸出与硫酸铁浸出的粘土型锂矿浸出液。
[0016]本专利技术的主要创新点在于采用硫酸钠与粘土型锂矿混合后通过程序升温焙烧，使用水浸，不但能够增加锂离子的提取率，同时也可以降低其他离子的提取率，在本专利技术的反应体系中，程序升温使得矿石中占主要成分的高岭土缓慢脱水，将铝硅酸盐的结构进行破坏，缓慢脱水形成多孔结构，暴露与之结合的锂离子，硫酸钠与粘土矿物中的锂离子发生离子交换反应，从而释放出层间及晶格的锂，随后通过水浸实现锂与铝硅的分离。
[0017]本专利技术的有益效果为：本专利技术提出了一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，与现有方法相比，优点在于：1）本专利技术的所使用的水浸相较于硫酸浸出，更加环保，对设备要求更低，能降低工程造价；
2）所采用的黏土型锂矿潜在储量达489万吨，矿层薄，易于开发，可有效改善目前云南锂资源短缺的现状，促进新能源产业的发展，具有良好的应用前景；3）本专利技术所浸出的浸出液对比硫酸浸出有更高的锂离子提取率以及更低的杂质离子提取率；4）本专利技术提出的一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，能够解决目前锂品位极低的粘土型锂矿无法用传统工艺提取高纯度锂的弊端，创新性的采用程序升温方式，充分暴露结合锂离子后通过离子交换提取结合锂离子，解决了高岭土中结合的锂离子无法提取的技术难题，提取的锂离子纯度高，提取效率高，提取后的水浸提取液可以直接用于后续的锂化合物制备，应用前景极高。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例中粘土型锂矿的XRD图；图2为本专利技术实施例3
‑
6的浸出滤渣的XRD图；图3为粘土型锂矿原矿焙烧后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：将锂品位极低的粘土型锂矿破碎研磨筛分；步骤S2：分别称取步骤S1中制备的粘土型锂矿和钠盐；将粘土型锂矿和钠盐混合均匀，得到混合物A；步骤S3：将步骤S2中得到的混合物A进行煅烧处理，煅烧过程中不断搅拌，促使离子交换，将煅烧后的混合物研磨筛分，得到混合物B；步骤S4：将步骤S3中煅烧后的混合物B与水混合，在一定温度下溶解浸出一定时间，浸出结束后抽滤得到滤液和滤渣，锂离子存在于滤液中，滤液浓缩后用于后续其他锂化合物的制备。2.如权利要求1中所述的一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的方法，其特征在于，所述步骤S3中煅烧处理过程包括如下步骤：预热阶段：将混合物A置于95℃
‑
110℃的环境下进行预热10
‑
30min；升温保温阶段：以5
‑
7℃/min的升温速率，缓慢升温至400℃
‑
450℃保持10
‑
30min，继续以5
‑
7℃/min的升温速率，缓慢升温至700℃
‑
800℃保持60
‑
90min。3.如权利要求1中所述的一种利用离子替换从锂品位极低的粘土型锂矿中提取锂离子的...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶峰，钟文林，吴春辉，马航，万邦隆，刘文彪，
申请(专利权)人：云南云天化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：