一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法技术

本发明专利技术属于黏土锂矿制备电池级碳酸锂的技术领域，涉及一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法，包括：将黏土锂矿进行球磨、加水打浆，浆液进行硝酸有压浸出反应，过滤得到浸出液和浸渣；所得浸出液进行负压蒸发浓缩结晶，分离后得到相应的母液I和结晶物，其中结晶物进行喷雾热解获得工业级氧化铝和氧化氮气体；母液I经膜分离可制得硝酸锂溶液和硝酸铝溶液；硝酸锂溶液进行负压蒸发浓缩，得到高浓度硝酸锂溶液后，进行除杂、膜分离，制得硝酸溶液和氢氧化锂溶液；氢氧化锂溶液经蒸发浓缩结晶及碳化得到电池级碳酸锂和母液II。本发明专利技术将黏土锂矿中锂、铝进行分离提取且回收率高，可将黏土锂矿的产品价值利用最大化，实现最少的资源消耗。资源消耗。资源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法


[0001]本专利技术属于黏土锂矿制备电池级碳酸锂的
，涉及一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法。

技术介绍

[0002]锂被国内外主要经济体列为关键性(战略性)矿产，主要应用于电池、陶瓷、玻璃、医药等领域，其中电池领域的使用占56％。近年来，新能源行业的发展前景和趋势，带动锂电行业的高速发展，在全球范围内锂资源需求量不断攀升，锂是新能源时代的战略资源。
[0003]自然界锂资源主要以火成岩型锂矿、盐湖型锂矿和黏土型锂矿三大类。与卤水型锂资源和火成岩型锂资源相比，目前有关黏土型锂矿资源提取浸出工艺及综合回收利用技术的研究相对较少。随着锂资源需求量的急剧增加和国家环保意识的增强，如何高效、经济、环保、综合的利用黏土型锂资源中的金属锂及其它有价金属，对一个国家锂资源开发长远战略规划具有重要意义。
[0004]现有技术中对锂矿(包括锂辉矿、锂云母)制备碳酸锂的方法有多种，本申请人已经申报多项专利且授权，然而由于锂矿的具体种类不同，其组成和微观物理结构的不同，以及工艺处理步骤和条件不同，会影响其中各种元素的浸出及其回收效果。因此，本领域急需一种能对黏土锂矿中各元素进行高效浸出、高效回收而制备电池级碳酸锂的方法，尤其是高效浸出锂的同时高效回收铝元素。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述现状中存在的缺陷及需求，本专利技术提供了一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法，该方法能实现锂最大化的分离提取且能高效的回收铝，在方法中产生的硝酸和母液II优选均可返回此方法系统内循环使用，使得资源可以高效利用，以最少的资源消耗和环境成本，追求最大的效益。
[0006]本专利技术以黏土锂矿为原料，球磨、打浆后经特定条件下的硝酸有压浸出反应，可充分将黏土锂矿中锂进行提取，浸出液进行负压蒸发浓缩结晶，分离后的硝酸铝结晶物进行喷雾热解制得工业级氧化铝和氧化氮气体，氧化氮气体用于制备硝酸，硝酸返回有压浸出步骤，负压蒸发浓缩结晶、分离后的母液I通过特定条件下下的多级纳滤膜分离，制得硝酸铝溶液和硝酸锂溶液，硝酸铝溶液优选返回浸出液的负压蒸发浓缩结晶步骤，硝酸锂溶液再次负压蒸发浓缩提高浓度后，经除杂、膜分离(优选地，先进行两次化学沉淀法除杂，所得滤液经树脂深度除杂，制得纯净的硝酸锂溶液，再用双极膜分离)，制得硝酸溶液和氢氧化锂溶液，硝酸溶液返回有压浸出步骤，氢氧化锂溶液则通过负压蒸发浓缩及碳化制备电池级碳酸锂，母液II优选可循环使用于碳化系统。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将黏土锂矿进行球磨；
[0010]S2、将步骤S1球磨后的黏土锂矿加水打浆，然后往所得浆液中加入硝酸进行硝酸有压浸出反应，反应得到的固液混合物进行过滤得到浸出液和浸渣；
[0011]所述硝酸有压浸出反应中硝酸用量按浆液中参与浸出反应的主要元素Li、Na、K、Al、Fe、Mn、Ca、Mg所需理论量的100wt％～160wt％计，硝酸有压浸出反应的温度为140～200℃，压力为0.45～0.55MPa，反应时间为2～5h；
[0012]S3、将步骤S2所得浸出液负压蒸发浓缩结晶，分离后得到相应的母液I和以硝酸铝为主的结晶物；
[0013]S4、将步骤S3中所得结晶物喷雾热解，获得工业级氧化铝和氧化氮气体，氧化氮气体用于制备硝酸；
[0014]S5、将步骤S3所得母液I经膜分离，获得硝酸锂溶液和硝酸铝溶液；
[0015]所述膜分离为多级纳滤膜分离，膜分离的条件包括：母液I与水稀释质量比为1:2～5，膜压力控制在2～6MPa，级数为2～5级；
[0016]S6、将步骤S5中硝酸锂溶液进行负压蒸发浓缩，得到高浓度的硝酸锂溶液；
[0017]S7、将步骤S6所得高浓度的硝酸锂溶液进行除杂、膜分离，得到硝酸溶液和氢氧化锂溶液；
[0018]S8、将步骤S7所得氢氧化锂溶液进行负压蒸发浓缩结晶及碳化，得到电池级碳酸锂和母液II。
[0019]其中优选地，步骤S1中，球磨后的黏土锂矿平均粒径小于48μm。
[0020]其中优选地，步骤S2中，所述球磨后的黏土锂矿与水按液固质量比2～6:1、优选4～6:1进行打浆。该优选方案下，能进一步将黏土锂矿中锂最大化的分离提取且能高效的回收铝。
[0021]优选地，硝酸有压浸出反应中硝酸用量按参与浸出反应的主要元素Li、Na、K、Al、Fe、Mn、Ca、Mg所需理论量的110～160wt％计，硝酸有压浸出反应的温度为170～200℃，压力为0.45～0.55MPa，反应时间为3～5h。该优选方案下，能进一步将黏土锂矿中锂最大化的分离提取且能高效的回收铝。
[0022]其中优选地，步骤S4中喷雾热解温度控制在400～800℃。
[0023]其中优选地，步骤S5中所得硝酸铝溶液返回步骤S3中循环利用。
[0024]其中优选地，步骤S3、S6、S8中负压蒸发浓缩温度分别控制在90～100℃。
[0025]其中优选地，步骤S7中所述除杂采用化学法两段除杂，除杂所用物质为NaOH、LiOH、Na2CO3或Li2CO3。
[0026]更优选地，所述除杂及膜分离的过程包括：
[0027]先将高浓度的硝酸锂溶液进行两次调pH化学除杂：第一次调pH的温度为50～90℃，pH值终点为5～7，反应时间为1～3h；过滤得到滤液为硝酸锂溶液；
[0028]将第一次调pH除杂后所得滤液进行第二次调pH，第二次调pH的温度为50～90℃，pH值终点为10～12，反应时间为1～3h；过滤得到滤液为硝酸锂溶液；
[0029]将第二次调pH除杂后所得滤液用LSC100阳离子树脂进行深度吸附除杂，将过树脂料液流速与树脂体积之比控制为0.5～5BV/h，得到纯净的硝酸锂溶液，树脂级数为2～5级；
[0030]将纯净的硝酸锂溶液进行膜分离，此处为双极膜分离，将分离电压控制在5～25V，电流3～8A，分离时间0.5～3h，溶液总盐浓度控制在80～180g/L，同时得到硝酸溶液和氢氧
化锂溶液。该优选方案下，能将黏土锂矿中锂最大化的分离提取且能高效的回收铝。
[0031]更优选地，所述除杂中一次调pH终点为6～7，二次调pH终点为10～11。该优选方案下，能进一步将黏土锂矿中锂最大化的分离提取且能高效的回收铝。
[0032]更优选地，疏水膜分离中分离电压控制在23～25V，电流6～8A，分离时间2～3h。该优选方案下，能进一步将黏土锂矿中锂最大化的分离提取且能高效的回收铝。
[0033]其中优选地，步骤S4、S7中制得的硝酸溶液返回步骤S2硝酸有压浸出反应中循环使用。
[0034]其中优选地，步骤S8中碳化时氢氧化锂浓度控制在2～5mol/L、优选2～4mol/L；二氧化碳气流速度控制在0.5～3L/min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黏土锂矿有压浸出制备电池级碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将黏土锂矿进行球磨；S2、将步骤S1球磨后的黏土锂矿加水打浆，然后往所得浆液中加入硝酸进行硝酸有压浸出反应，反应得到的固液混合物进行过滤得到浸出液和浸渣；所述硝酸有压浸出反应中硝酸用量按浆液中参与浸出反应的主要元素Li、Na、K、Al、Fe、Mn、Ca、Mg所需理论量的100wt％～160wt％计，硝酸有压浸出反应的温度为140～200℃，压力为0.45～0.55MPa，反应时间为2～5h；S3、将步骤S2所得浸出液负压蒸发浓缩结晶，分离后得到相应的母液I和结晶物；S4、将步骤S3中所得结晶物喷雾热解，获得工业级氧化铝和氧化氮气体，氧化氮气体用于制备硝酸；S5、将步骤S3所得母液I经膜分离，获得硝酸锂溶液和硝酸铝溶液；所述膜分离为多级纳滤膜分离，膜分离的条件包括：母液I与水稀释质量比为1:2～5，膜压力控制在2～6MPa，级数为2～5级；S6、将步骤S5中硝酸锂溶液进行负压蒸发浓缩，得到高浓度的硝酸锂溶液；S7、将步骤S6所得高浓度的硝酸锂溶液进行除杂、膜分离，得到硝酸溶液和氢氧化锂溶液；S8、将步骤S7所得氢氧化锂溶液进行负压蒸发浓缩结晶及碳化，得到电池级碳酸锂和母液II。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述球磨后的黏土锂矿平均粒径小于48μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述球磨后的黏土锂矿与水按液固质量比2～6:1进行打浆。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述喷雾热解温度控制在400～800℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中所得硝酸铝溶液返回步骤S3中循环使用。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3、S6、S8中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永，刘芸秀，袁利梅，赵林，但勇，赵澎，
申请(专利权)人：四川顺应锂材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：