一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法，采用焙烧

【技术实现步骤摘要】
一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法


[0001]本专利技术涉及锂云母制备碳酸锂
，尤其涉及一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法。

技术介绍

[0002]江西省宜春市借助本地丰富的锂云母资源，大力发展锂电相关产业。据不完全统计，2022年，宜春市锂云母精矿和碳酸锂产量约为270万吨和13.3万吨；预计到2025年，宜春市锂云母精矿和碳酸锂产量分别可达700万吨和50万吨以上。
[0003]目前，锂云母冶炼制备碳酸锂主要采用盐法或酸盐法焙烧
‑
浸出工艺，每生产一吨碳酸锂产生约10吨元明粉(主含量为硫酸钠)，其中约70％可作为辅料循环利用，30％需要外售。
[0004]2022年全国矿产元明粉生产厂家共约20余家，产能高达1000万吨以上。全国副产元明粉厂家多达50余家，产量高达300万吨左右，并且供需基本平衡(《中国元明粉行业研究与投资战略报告》，2022)。以2022年宜春地区碳酸锂产量13.3万吨计算，共需外售元明粉40万吨；预计到2025年，宜春地区需外售元明粉150万吨。这意味着在2025年宜春地区锂云母冶炼外售的元明粉将占2022年全国副产元明粉总量的一半。大量元明粉在某地集中产出会造成局部区域产品的供过于求，从而造成产品的价格降低(现价格约为300元/吨)。元明粉无法及时出售会造成锂云母冶炼厂的胀库，影响碳酸锂的正常生产，并带来一系列环保问题。因此，开发一种将硫酸钠(元明粉)转变成高附加值产品或可直接用于锂云母提锂的工艺迫在眉睫，工艺的工业化应用既符合我国绿色制造的发展战略，同时也保证锂云母提锂的可持续生产。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法。
[0006]本专利技术提出的一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将锂云母、硫酸钠、硫酸钙混合、烘干后高温焙烧，冷却后得到熟料；将所述熟料经过破碎、研磨、水浸，得到矿浆；将所述矿浆过滤，得到滤液A；向所述滤液A中加入适量片碱和纯碱充分反应生成沉淀，过滤得到滤液B；将所述滤液B经过离子交换去除二价金属离子，得到净化液；将所述净化液与碳酸钠饱混合进行沉锂，沉锂结束后过滤，得到碳酸锂沉淀和沉锂母液；
[0008]S2、先向所述沉锂母液中加入硫酸充分反应中和碳酸根离子，然后将pH调至8
‑
10，再经过精密过滤器过滤，将得到的滤液纯化，使其满足进入双极膜电渗析的设计要求；
[0009]S3、将S2得到的滤液经过双极膜电渗析处理，得到氢氧化钠溶液和稀硫酸溶液；
[0010]S4、向所述氢氧化钠溶液中通入CO2气体，得到碳酸钠溶液，然后浓缩得到碳酸钠饱和溶液，返回S1中的沉锂工序中循环使用；
[0011]S5、向所述稀硫酸溶液中加入氧化钙或者碳酸钙，充分反应后经过过滤、烘干，得到硫酸钙，返回S1中的焙烧工序中循环使用。
[0012]本专利技术提出的锂云母焙烧制备碳酸锂的方法可以参照图1所示的工艺流程示意图。
[0013]优选地，S1中，锂云母、硫酸钠、硫酸钙的质量比为100：(15
‑
25)：(25
‑
35)。
[0014]优选地，S1中，高温焙烧的温度为850
‑
1000℃，时间为50
‑
80min。
[0015]优选地，S1中，净化液与碳酸钠饱和溶液的体积比为1：(2.5
‑
3.5)。
[0016]优选地，S2中，进入双极膜电渗析的设计要求如下：TSS含量低于0.1mg/L；二价及多价阳离子含量的总和低于0.3mg/L；SiO2的含量低于40mg/L；无丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯；酚的含量低于1mg/L。
[0017]优选地，S3中，所述双极膜电渗析的工作参数包括：电流密度为1mA/cm2～20mA/cm2，电压为1.7V～2.0V，处理时间为60min～200min。
[0018]在本专利技术中，双极膜电渗析处理可以采用如图2所示的双极膜电渗析装置。该装置由正电极、BP膜、A膜、C膜、BP膜、负电极按顺序依次设置而构成。其中，BP膜代表双极膜，双极膜包括阴膜和阳膜复合而成；A膜代表阴离子交换膜；C膜代表阳离子交换膜；A膜与靠近正电极的BP膜之间的隔室为酸室；A膜与C膜之间的隔室为盐室；C膜与靠近负电极的BP膜之间的隔室为碱室。在采用该装置进行双极膜电渗析处理时，将S2得到的滤液(主要溶质为硫酸钠)送入盐室，在直流电场作用下，硫酸根离子通过A膜迁移至酸室，与双极膜阳膜面生成的氢离子结合生成硫酸。钠离子通过C膜迁移至碱室，与双极膜阴极面生成的氢氧根离子结合生成氢氧化钠，最终从酸室和碱室分别排出稀硫酸溶液和氢氧化钠溶液。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]本专利技术采用焙烧
‑
浸出工艺将锂云母制备得到碳酸锂，并通过双极膜电渗析法对制备过程中过程中产生的含硫酸钠的废液进行处理，使其转化为稀硫酸和氢氧化钠溶液，再分别将稀硫酸转化为硫酸钙、氢氧化钠转化为碳酸钠，作为锂云母制备碳酸锂工艺中的辅料进行循环利用。本专利技术通过将锂云母提锂产生的副产品硫酸钠转化为可直接用于锂云母提锂的辅料回用到锂云母制备碳酸锂的生产中，对锂云母提锂副产品硫酸钠的转化利用率高，既解决了硫酸钠带来的环保问题，减少对环境的不良影响，又保证了碳酸锂生产的可持续性，降低了生产过程中的药剂成本，符合绿色制造的发展战略。
附图说明
[0021]图1为本专利技术提出的锂云母焙烧制备碳酸锂的方法的工艺流程示意图。
[0022]图2为本专利技术硫酸钠溶液经过双极膜电渗析制备稀硫酸和氢氧化钠溶液的工作原理示意图。
具体实施方式
[0023]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0024]实施例1
[0025]一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0026]S1、将锂云母、硫酸钠、硫酸钙按质量比为100：20：30混合、烘干后高温焙烧，焙烧
温度为900℃，焙烧时间为60min，冷却后得到熟料；将所述熟料经过破碎、研磨、水浸，得到矿浆；将所述矿浆过滤，得到滤液A；向所述滤液A中加入适量片碱和纯碱充分反应生成沉淀，过滤得到滤液B；将所述滤液B经过离子交换去除二价金属离子，得到净化液；将所述净化液与碳酸钠饱和溶液按体积比为1：3混合进行沉锂，沉锂结束后过滤，得到碳酸锂沉淀和沉锂母液；
[0027]S2、先向所述沉锂母液中加入硫酸充分反应中和碳酸根离子，然后将pH调至8
‑
10，再经过孔径为2μm的精密过滤器过滤，将得到的滤液通过树脂直径0.8
‑
1.0mm的钠型阳离子交换树脂纯化，使其满足进入双极膜电渗析的设计要求：TSS含量低于0.1mg/L；二价及多价阳离子含量的总和低于0.3mg/L；SiO2的含量低于40mg/L；无丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂云母焙烧制备碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将锂云母、硫酸钠、硫酸钙混合、烘干后高温焙烧，冷却后得到熟料；将所述熟料经过破碎、研磨、水浸，得到矿浆；将所述矿浆过滤，得到滤液A；向所述滤液A中加入适量片碱和纯碱充分反应生成沉淀，过滤得到滤液B；将所述滤液B经过离子交换去除二价金属离子，得到净化液；将所述净化液与碳酸钠饱和溶液混合进行沉锂，沉锂结束后过滤，得到碳酸锂沉淀和沉锂母液；S2、先向所述沉锂母液中加入硫酸充分反应中和碳酸根离子，然后将pH调至8
‑
10，再经过精密过滤器过滤，将得到的滤液纯化，使其满足进入双极膜电渗析的设计要求；S3、将S2得到的滤液经过双极膜电渗析处理，得到氢氧化钠溶液和稀硫酸溶液；S4、向所述氢氧化钠溶液中通入CO2气体，得到碳酸钠溶液，然后浓缩得到碳酸钠饱和溶液，返回S1中的沉锂工序中循环使用；S5、向所述稀硫酸溶液中加入氧化钙或者碳酸钙，充分反应后经过过滤、烘干，得到硫酸钙，返回S1中的焙烧工序中循环使用。2.根据权利要求1所述的锂云母焙烧制备碳酸锂的方法，其特征在于，S1中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜云峰，崔颢，刘善军，
申请(专利权)人：宜丰国轩锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：