【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿石提锂，具体而言，涉及一种从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法。
技术介绍
1、锂作为核心战略金属资源，在新能源、核能、航空航天等领域发挥着关键作用。随着新能源汽车产业的发展和可控核能利用技术的突破，锂金属在全球发展中的战略地位不断提升，锂矿已被多国列为关键矿产之一。近年来，全球对锂的需求量呈急速增长态势，这对锂矿资源的开发和利用也提出了更高要求。锂矿资源主要分为卤水型、硬岩性和黏土型三类。相比前两种锂矿资源，黏土型锂矿开发利用较晚、程度低，但已有锂资源的分布格局和供不应求现状，使得黏土型锂矿作为一类新型锂矿资源受到高度重视。
2、黏土型锂矿具有分布广、储量大等特点，主要分为火山岩黏土型锂矿和碳酸盐黏土型锂矿等，含锂层状硅酸盐矿物是黏土型锂矿中锂元素的主要来源。当前，针对含锂层状硅酸盐矿物提锂的方法主要有：(1)直接浸出法，直接将含锂层状硅酸盐矿物与硫酸溶液置于高压反应釜中，使样品中的锂元素以硫酸锂形式浸出，然后对浸出液蒸发浓缩、用碳酸钠沉淀，最终得到碳酸锂。该法锂提取率高，但依赖较大硫酸消耗量，且要在高温高压条件下进行，成本大，此外硫酸对设备和环境均有损害。(2)助剂焙烧法，将细粒径的含锂层状硅酸盐矿物与碳酸盐、硫酸盐等助剂混合，在高温下焙烧，然后用水或硫酸对样品浸出。该方法在提取锂的同时，也会在反应体系中引入杂质离子，进而增加除杂难度，而且能耗高，产生废气废渣。(3)氯化硫化法，将含锂层状硅酸盐矿物置于氯化氢或二氧化硫气氛中焙烧，再对得到的样品进行水浸。该方法锂提取率与助剂焙烧法相当，但炉
3、含锂层状硅酸盐矿物提锂的难点主要体现在以下几方面：首先，锂在层状硅酸盐矿物中主要以片层结构锂和层间域吸附锂两种形式存在，尤其是对于片层结构锂，常温常压的酸浸方式难以将其浸出；其次，含锂层状硅酸盐矿物的保水能力强，粘度大，固液分离难，将含锂溶液与层状硅酸盐矿物分离是一个耗时耗能的过程；而且，由于层状硅酸盐矿物组成复杂，浸出的含锂溶液常常含有大量其他杂质离子，如钾、钠、镁、铝等，增加了后续提纯难度。
4、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其包括：
4、将含锂层状硅酸盐矿物与无机盐的混合物经机械研磨后，加热至所述无机盐熔融并保温，所述无机盐中的阳离子与所述含锂层状硅酸盐矿物的锂离子发生盐相离子交换反应，冷却后收集得到反应物；
5、在所述反应物的体系中插入阳极注液管和阴极集液管，所述阳极注液管上设置有出液孔，所述阴极集液管上设置有进液孔，向所述阳极注液管中注入溶液，并在所述阳极注液管和所述阴极集液管间施加电场，通过电迁移和电渗作用选择性使锂离子迁移至所述阴极集液管，收集所述阴极集液管内的富锂溶液。
6、在可选的实施方式中，所述含锂层状硅酸盐矿物与所述无机盐的质量比为1：(0.05-5)。
7、在可选的实施方式中，所述保温的温度为150-800℃，保温时间为0.01-5h。
8、在可选的实施方式中，所述含锂层状硅酸盐矿物包括锂蒙脱石、锂皂石、锂绿泥石、锂伊利石和锂云母中的一种或多种。
9、在可选的实施方式中，所述无机盐包括氯化盐、溴化盐和硝酸盐中的一种或多种；
10、优选地，所述无机盐包括氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化锌、氯化铁、氯化铯、溴化钠、溴化钾、硝酸钾和硝酸钠中的一种或多种。
11、在可选的实施方式中，所述机械研磨的球磨速率为200-1000rpm，球磨时间为0.1-12h；
12、优选地，所述机械研磨的方式包括行星式高能球磨、搅拌式高能球磨、振动式高能球磨中的一种或多种；
13、优选地，所述机械研磨采用研磨球进行研磨，所述研磨球与所述混合物的质量比为(5-30)：1；
14、优选地，所述机械研磨所用的球磨容器与所述研磨球的材质相同，为刚玉、氧化锆、玛瑙、不锈钢、硬质合金以及氮化硅中的一种。
15、在可选的实施方式中，将机械球磨后的所述混合物置于加热设备中进行加热；
16、优选地，所述加热设备为恒温箱、鼓风干燥箱、马弗炉、电阻炉、管式炉中的一种。
17、在可选的实施方式中，所述溶液的添加体积与所述反应物之间的液固质量比为(0.5～3)：1；
18、优选地，所述阳极注液管中注入的溶液包括水或稀酸溶液的一种或多种；优选地，所述稀酸溶液为盐酸、硝酸的一种或多种；
19、优选地，所述稀酸溶液的质量分数为1～20％。
20、在可选的实施方式中，所述施加电场的电场强度为0.01-10v/cm，所述施加电场的时间为0.1-24h；
21、优选地，所述施加电场的方式为连续通电、间歇性通电中的一种或多种；
22、优选地，所述间歇性通电方式中通电断电时间比为(0.1-10)：1。
23、在可选的实施方式中，所述阳极注液管和所述阴极集液管的材质为石墨烯、碳棒、电动土工合成材料和导电塑料中的一种。
24、本专利技术具有以下有益效果：
25、由于含锂层状硅酸盐矿物中的锂主要以片层结构锂和层间域吸附锂两种形式存在，吸附锂可通过传统水相离子交换法浸出，而结构锂主要是存在层状硅酸盐矿物的复六方孔洞和八面体空位中，传统水相离子交换法难以将其浸出。本申请提供的了一种含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，通过将含锂层状硅酸盐矿物与无机盐混合研磨，在机械力作用下，含锂层状硅酸盐矿物片层结构粒径变小，四面体和八面体结构破坏，暴露更多结构锂，同时该过程可使含锂层状硅酸盐矿物与无机盐充分接触，保证后续无机盐与含锂层状硅酸盐矿物的离子交换反应充分进行。将上述研磨后的含锂层状硅酸盐矿物与无机盐保温一定时间，保温温度设置原则为高于无机盐的熔点、低于含锂层状硅酸盐矿物的烧结温度。在该过程中，无机盐中的阳离子与含锂层状硅酸盐矿物的锂离子发生盐相离子交换反应，随后通过施加电压，锂离子在电迁移和电渗作用下迁移至阴极。由于锂离子在电场作用下的迁移速率高于钠、钾、镁、钙、铝、铁等离子，因此，在电场选择性作用下，阴极集液管中会收集到富锂溶液。本专利技术尤其适用于提取含锂层状硅酸盐矿物中结构锂，对锂离子具有高度选择性，富锂溶液杂质含量少，有效改善了在含锂层状硅酸盐矿物提锂过程中锂元素(尤其是结构锂)浸出难、固液分离难、去杂提纯难等问题。而且提供过程中不用酸或仅用少量酸，物料流通量小，反应条件温和，操作简便，绿色环保，工业应用前景广阔。...
【技术保护点】
1.一种从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述含锂层状硅酸盐矿物与所述无机盐的质量比为1：(0.05-5)。
3.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述保温的温度为150-800℃，保温时间为0.01-5h。
4.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述含锂层状硅酸盐矿物包括锂蒙脱石、锂皂石、锂绿泥石、锂伊利石和锂云母中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述无机盐包括氯化盐、溴化盐和硝酸盐中的一种或多种；
6.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述机械研磨的球磨速率为200-1000rpm，球磨时间为0.1-12h；
7.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，将机械
8.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述溶液的添加体积与所述反应物之间的液固质量比为(0.5～3)：1；
9.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述施加电场的电场强度为0.01-10V/cm，所述施加电场的时间为0.1-24h；
10.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述阳极注液管和所述阴极集液管的材质为石墨烯、碳棒、电动土工合成材料和导电塑料中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述含锂层状硅酸盐矿物与所述无机盐的质量比为1：(0.05-5)。
3.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述保温的温度为150-800℃，保温时间为0.01-5h。
4.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述含锂层状硅酸盐矿物包括锂蒙脱石、锂皂石、锂绿泥石、锂伊利石和锂云母中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选择性分离锂元素的方法，其特征在于，所述无机盐包括氯化盐、溴化盐和硝酸盐中的一种或多种；
6.根据权利要求1所述的从含锂层状硅酸盐矿物中选...
【专利技术属性】
技术研发人员：何宏平，陈情泽，王高锋，朱建喜，韦寿淑，朱润良，
申请(专利权)人：中国科学院广州地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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