一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法，涉及锂矿开采技术领域。本发明专利技术是将粘土型锂矿石进行干燥、破碎并过筛后得到矿粉；然后采用循环加热活化技术对矿粉进行活化处理，然后再利用低浓度甲酸水溶液进行浸取，从而获得含锂离子的浸取液。本发明专利技术制备的浸取液中锂离子含量高且杂质种类少，便于纯化并制成电池级碳酸锂。便于纯化并制成电池级碳酸锂。便于纯化并制成电池级碳酸锂。

【技术实现步骤摘要】
一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法


[0001]本专利技术属于锂矿开采
，具体涉及一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法。

技术介绍

[0002]新能源材料的发展对锂资源的开发利用提出了更高要求，金属锂及其化合物是锂离子电池的核心原料，需要解决锂金属的来源问题。锂金属来源主要是锂矿及锂卤水，其中锂辉石及锂云母由于含锂元素较高，目前均已得到开发。
[0003]针对锂辉石和锂云母的提锂工艺主要有：硫酸法生产工艺，锂辉石经过高温焙烧后，冷却后磨矿，与硫酸充分混合浸取。硫酸盐混合烧结生产工艺：在矿物中加入硫酸钾或硫酸钙或两者混合物的助剂，在一定温度下混合烧结，然后将烧结后的熟料用硫酸浸出分离。碳酸钠加压浸出生产工艺：将锂辉石加热进行晶型转变，然后加入碳酸钠混匀，在反应器中加压浸出，并通入二氧化碳气体，生成可溶性碳酸氢锂。氯化焙烧生产工艺将锂辉石与石灰石和氯化钙按混合，在高温下焙烧，生成氯化锂升华，与灰尘一同进入窑气，在收尘器和洗涤塔中收集氯化埋溶液。
[0004]随着对金属锂需求量的不断增长，对沉积型贫锂资源进行开采及提锂技术显得迫在眉睫。由于贫锂资源中锂元素含量较低，因此绿色高效富锂浮选，高效浸取纯化以及固废高效综合利用等集成化工艺与技术开发成为影响锂资源市场走向的关键因素。
[0005]粘土型锂矿石属于一种贫锂资源。目前国内外对含锂粘土矿物提锂研究主要还是借鉴锂辉石和锂云母工艺技术，但是上述提锂技术无法提高提取率，具有较高的处理成本。基于此，有研究人员开发了粘土型锂矿石的活化及浸取工艺：例如专利CN202210353260.1开发一种针对粘土矿的提锂技术，黏土加入碱、熔出剂进行混合，高温条件下进行焙烧，所得焙烧熟料置于水中浸取，获得的反应液中加入铝酸钠或硅酸钠以调整铝酸钠和硅酸钠浓度，得到水浸液和铝硅酸钠沉淀，入二氧化碳气体，将沉淀物用水清洗后，加入至干燥机内，干燥得到碳酸锂产品；专利CN202210866437.8中将粘土型锂矿、碳酸氢钠和水进行混合，得到原矿浆；将所述原矿浆进行浸出，后固液分离，得到固相渣和含锂浸出液，将洗涤后的锂铝水滑石进行高温焙烧，得到铝酸锂(Li2Al4O7)；专利CN202210867554.6中将锂黏土粉末与锂离子交换溶液混合制备成浆料，然后进行超声强化浸出反应，分离得到锂提取液和滤渣，采用锂萃取剂对所述锂提取液进行萃取，分离得到锂负载有机相和萃余液，采用反萃剂对锂负载有机相进行反萃，分离得到富锂溶液和反萃有机相，然后对富锂溶液进行除油净化操作，得到氯化锂精制溶液。
[0006]上述专利技术主要是采用活化剂对粘土型锂矿进行混合焙烧，活化剂的作用主要是与含锂矿石发生化学反应，使得锂元素变成可溶性盐，以便后续浸取，提高锂元素的浸出率，另外通过高温焙烧改变锂矿石晶格结构，提高锂的浸出率。
[0007]由于粘土型锂矿中锂品味较低，一般情况下，生产1吨碳酸锂会产生100吨以上的矿渣。采用上述专利技术对低品位锂矿进行处理(使用大量活化剂)，会进一步加剧矿渣量
的增加。同时高温处理不仅会造成能耗增加，同时高温处理后带来的矿石结构改变，使得后续酸浸过程中带来大量可溶物金属离子，给固废资源化利用及环境带来重大风险。因此开发绿色提锂技术，研究新型粘土型锂矿活化技术与浸取技术，成为该类型锂矿开采利用的关键。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的技术目的是提供了一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法。该方法是通过循环加热活化技术，使得矿粉中有机物发生碳化裂解，为矿粉在温度骤变中自由水及结晶水的挥发打开通道。同时有机物碳化裂解后在孔道内留下部分极性基团，为后续浸取液甲酸分子进入微孔结构并与锂离子发生离子交换创造微化学环境，从而提高了锂离子的浸取率。本专利技术的技术方案不破坏矿物的物相及矿物主要组成，减少了对环境的破坏，为矿渣的无害化及资源化利用打好重要基础。该技术适合大规模的工业化生产。
[0009]为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法，包括以下步骤：
[0011](1)将粘土型锂矿石进行干燥、破碎并过筛后得到矿粉，备用；
[0012](2)将矿粉进行循环加热活化，得到活化矿粉，其中单次加热的时间为10s～10min，加热的温度为350～800℃；
[0013](3)将活化矿粉按固液比为1g:1mL～1g:20mL置于浸取剂中，然后再添加占活化矿粉质量比为0.05％
‑
0.5％表面活性剂，最后在温度为40～100℃下浸取处理，浸取结束后进行固液分离，得到含锂离子的浸取液；
[0014]所述浸取剂为甲酸水溶液。
[0015]优选的，步骤(1)所述矿粉的粒径为100目
‑
300目。
[0016]优选的，步骤(2)所述循环加热活化的循环次数为2～4次。
[0017]优选的，步骤(3)所述甲酸水溶液中甲酸的浓度为0.05mol/L～0.8mol/L。
[0018]优选的，步骤(3)所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、三乙醇胺、十二烷基磺酸盐中的至少一种。
[0019]优选的，步骤(3)中所述浸取温度为40～80℃。
[0020]进一步优选的，步骤(3)中所述浸取时间为0.5～10h。
[0021]优选的，步骤(3)所述浸取液中锂离子含量为80mg/L～1000mg/L。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法，其与现有技术中使用添加化学活化剂或硫酸等强酸浸取方法相比，本专利技术采用循环加热活化方法具有活化时间短、温度和能耗低，对矿物的物相结构及化学组成没有带来重大变化以及避免产生大量矿渣的特点。本专利技术通过采用甲酸水溶液进行浸取，对矿粉的化学成分溶解小，没有破坏矿粉的多孔结构，有效提升锂元素浸取率，并且浸取液中杂质离子含量低，有利于后续的精制以及制备电池级碳酸锂。
[0024]本方法生产效率高，有利于规模化量产，对生态环境造成的负面影响小。
附图说明
[0025]图1为实施例1粘土型锂矿粉活化前的SEM图；
[0026]图2为实施例1粘土型锂矿粉活化活化后的SEM图；
[0027]图3为本专利技术粘土型锂矿粉活化前以及实施例1、4、10浸取后矿渣的XRD比较图；
[0028]图4为实施例3粘土型锂矿粉活化前BET图；
[0029]图5为实施例3粘土型锂矿粉活化后BET图；
[0030]其中图3中4#为粘土型锂矿粉XRD；3#为实施例1浸取后矿渣XRD；2#为实施例4浸取后矿渣XRD；1#为实施例10浸取后矿渣XRD。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。其中，本专利技术所用粘土型锂矿石为贵州粘土矿石。
[0032]实施例1
[0033]一种对粘土型锂矿石进行活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将粘土型锂矿石进行干燥、破碎并过筛后得到矿粉，备用；(2)将矿粉进行循环加热活化，得到活化矿粉，其中单次加热的时间为10s～10min，加热的温度为350～800℃；(3)将活化矿粉按固液比为1g:1mL～1g:20mL置于浸取剂中，然后再添加占活化矿粉质量比为0.05％
‑
0.5％表面活性剂，最后在温度为40～100℃下浸取处理，浸取结束后进行固液分离，得到含锂离子的浸取液；所述浸取剂为甲酸水溶液。2.根据权利要求1所述对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法，其特征在于，步骤(1)所述矿粉的粒径为100目
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300目。3.根据权利要求1所述对粘土型锂矿石进行活化并提取锂离子的方法，其特征在于，步骤(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈前林，肖仁贵，柯翔，杨敏，杨睿，敖先权，宋方祥，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：