一种利用锂辉石提锂的方法及得到的碳酸锂与应用技术

本发明专利技术属于冶金领域。本发明专利技术提供了一种利用锂辉石提锂的方法及得到的碳酸锂与应用，所述方法通过将锂辉石与碱助剂及硫酸盐混合，可显著降低焙烧温度，不需要经过高温焙烧对锂辉石进行晶型转换，并搭配了多种浸出方式，使得低温焙烧后的焙砂的提锂效果明显提高，所述方法可不使用硫酸或使用非常少量的硫酸，且不需要高温高压的浸出体系，能大大降低生产能耗，简化工艺，降低成本，且对环境更加友好。且对环境更加友好。且对环境更加友好。

【技术实现步骤摘要】
一种利用锂辉石提锂的方法及得到的碳酸锂与应用


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种利用锂辉石提锂的方法及得到的碳酸锂与应用。

技术介绍

[0002]锂及其化合物作为一种重要的新能源材料，对锂电池、核电等能源行业的发展具有重要的意义。锂在自然界中分布很广，岩石、土壤、盐卤和海水中均有锂的存在。
[0003]锂资源大部分存在于最常见的盐湖卤水和含锂矿石中，工业上金属锂冶炼方法主要分为两类：一类是从含锂卤水中，通过对卤水中其他有价金属的矿物进行综合提取利用，使卤水中的锂得到富集，最终可得到单水氢氧化锂、碳酸锂、硫酸锂等锂盐产品；另一类方法是通过对主要的含锂矿石，如锂辉石和锂云母进行火法或湿法处理，破坏其原有脉石结构，使其中的Li2O以可溶锂盐的形式溶解出来，可以提取诸如单水氢氧化锂、碳酸锂、硫酸锂等形式的锂盐。
[0004]目前，以锂矿石为原料提取锂的方法主要有石灰石法、硫酸法、硫酸盐法、氯化物法和压煮法等。工业上利用锂辉石提锂的方法主要为硫酸法，硫酸法是从锂辉石中提取碳酸锂比较成熟的矿石提锂工艺。将天然锂辉石在1050～1100℃焙烧，使其由单斜晶系的α
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锂辉石转变成四方晶系的β
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锂辉石，晶型转变，矿物的物理化学性质也随着晶体结构的变化而产生明显变化，化学活性增加，能与酸碱发生各种反应。然后将硫酸与β
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锂辉石在250～300℃下焙烧，通过硫酸化焙烧发生置换反应，即可生成可溶性硫酸锂和不溶性脉石。但是，硫酸法要消耗大量的硫酸和碱，存在工业流程长、对设备要求高，而且污染环境等缺点。而硫酸盐法主要用于处理锂云母矿石，其具有工艺流程简单，焙烧温度低，浸出液锂浓度高、蒸发量小、能耗低等优点，但由于天然锂辉石的性质稳定，用硫酸盐法焙烧温度较高，通常在1000℃左右，该法目前存在能耗高，钾盐消耗较大，生产成本高的问题，难于在锂辉石矿中开展应用。
[0005]CN102417995A使用α锂辉石精矿粉、氟化物添加剂、硫酸按照1:(0.1～2):(0.5
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5)的重量配比均匀混合，送入反应器中完成反应，可达到α锂辉石不需要晶型转换直接提锂的目的，但其焙烧过程中使用氟化物作为添加剂，且使用硫酸作为助剂混合焙烧，过程中产生酸雾污染环境。CN114477241A以无机粘结剂、硫酸盐和/或碱化合物为助剂低温焙烧锂辉石，得到的焙砂通过高浓度的硫酸加压酸浸后，再以氢氧化钠为中和剂得到硫酸锂溶液，但高酸加压的浸出方式会导致较大的设备投资以及大量的废盐排放。
[0006]因此，尚需要开发一种新的技术方案，使得利用锂辉石提锂的方法得到进一步改进和优化，降低能耗和成本，同时提高提锂的效果。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种利用锂辉石提锂的方法及得到的碳酸锂与应用，所述方法通过将锂辉石与碱助剂及硫酸盐混合，可显著降低焙烧
温度，不需要经过高温焙烧对锂辉石进行晶型转换，并搭配了多种浸出方式，使得低温焙烧后的焙砂的提锂效果明显提高，所述方法可不使用硫酸或使用非常少量的硫酸，且不需要高温高压的浸出体系，能大大降低生产能耗，简化工艺，降低成本，且对环境更加友好。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种利用锂辉石提锂的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)球磨混合：将锂辉石、碱助剂及硫酸盐进行干法球磨，混合均匀，得到混合料；
[0011](2)低温焙烧：将所得混合料在700～900℃下低温焙烧，得到焙砂；
[0012](3)浸出：使用浸出剂对所得焙砂进行浸出，得到浸出液；
[0013](4)沉锂：对所得浸出液进行沉锂，得到沉锂母液及碳酸锂。
[0014]本专利技术将锂辉石和碱助剂、硫酸盐助剂干法球磨得到混合料，然后将此混合料在低于锂辉石晶转温度以下(1000℃)进行低温焙烧，省去硫酸法中的转晶焙烧和硫酸化焙烧工序，缩短流程，有效降低能耗。进一步将低温焙烧所得焙料(焙砂)搭配多种有效的浸出方式，如直接水浸、硫酸浸出、碳化浸出、边磨边浸等中的任意一种或多种方式的组合进行浸出，使得低温焙烧后的焙砂的提锂效果明显提高，获得高的提锂率，所述方法可不使用硫酸或使用非常少量的硫酸，且不需要高温高压的浸出体系，能大大降低生产能耗，简化工艺，降低成本，且对环境更加友好。所得浸出液经过沉锂之后，剩余的沉锂母液中的硫酸盐可作为低温焙烧的助剂进行循环使用，工艺流程实现了循环，对环境友好，减少固体废物的产生。
[0015]本专利技术步骤(2)所述低温焙烧的温度为700～900℃，例如700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃或900℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述锂辉石包括α锂辉石精矿，所述α锂辉石精矿中Li2O的质量分数为5％～6％，例如5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％或6％等，所述α锂辉石精矿的粒径小于等于200目，例如5目、10目、20目、35目、50目、70目、90目、120目、140目、160目、180目或200目等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述碱助剂包括石灰和/或烧碱(NaOH)；所述石灰包括生石灰(CaO)及熟石灰(Ca(OH)2)。
[0019]优选地，所述硫酸盐包括硫酸钠(Na2SO4)、硫酸钾(K2SO4)或硫酸钙(CaSO4)中的任一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例包括硫酸钠与硫酸钾的组合、硫酸钠与硫酸钙的组合或硫酸钙与硫酸钠的组合。
[0020]优选地，所述碱助剂的用量为所述锂辉石的质量的5％～30％，例如5％、7％、9％、10％、11％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％或30等，优选为10％～20％，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述硫酸盐的用量为所述锂辉石的质量的10％～60％，例如10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、
44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％或60％等，优选为40％～60％，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述混合料的粒径小于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用锂辉石提锂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)球磨混合：将锂辉石、碱助剂及硫酸盐进行干法球磨，混合均匀，得到混合料；(2)低温焙烧：将所得混合料在700～900℃下低温焙烧，得到焙砂；(3)浸出：使用浸出剂对所得焙砂进行浸出，得到浸出液；(4)沉锂：对所得浸出液进行沉锂，得到沉锂母液及碳酸锂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述锂辉石包括α锂辉石精矿，所述α锂辉石精矿中Li2O的质量分数为5％～6％，所述α锂辉石精矿的粒径小于等于200目；优选地，所述碱助剂包括石灰和/或烧碱；优选地，所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾或硫酸钙中的任一种或至少两种的组合；优选地，所述碱助剂的用量为所述锂辉石的质量的5％～30％，优选为10％～20％；优选地，所述硫酸盐的用量为所述锂辉石的质量的10％～60％，优选为40％～60％；优选地，所述混合料的粒径小于等于200目。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧的保温时间为30～180min；优选地，步骤(3)所述浸出在压强0.1～0.5MPa下进行；优选地，步骤(3)所述浸出在温度20～95℃下进行；优选地，步骤(3)所述浸出在pH值1
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7下进行。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述浸出剂包括水和/或硫酸；优选地，所述浸出剂还包括二氧化碳和/或碳酸；优选地，所述浸出剂为硫酸或水和硫酸时，所述浸出在温度85～95℃、pH值1
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2下进行；优选地，所述浸出剂为水和二氧化碳时，向体系中通入二氧化碳，所述浸出在压强为0.2～0.5MPa，pH值为6～7下进行；优选地，所述二氧化碳的流量为1～3L/min。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述浸出中所述焙砂与所述浸出剂的固液比为1g:(3～20)mL；优选地，所述浸出在搅拌和/或球磨下进行；优选地，所述搅拌的速度为200～400rpm；所述球磨的速度为500～700rpm；优选地，所述浸出的时间为0.5～5h。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述沉锂使用的沉淀剂包括纯碱；优选地，在所述沉锂之前，对所得浸出液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会泉，孙振华，吕曼玉，王晨晔，邢鹏，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：