一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法技術

本發明專利技術公開了一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：將鋰云母粉碎至150目左右，鋰云母與濃硫酸按一定比例在高溫下投入到反應裝置中反應，反應一段時間；將反應后的漿料放入窯爐中進行干燥焙燒；焙燒后的物料直接在一定溫度下加水浸取；浸取后的漿料經過冷卻結晶、離心分離、中和除雜、蒸發濃縮、沉鋰生產工藝制備電池級碳酸鋰及工業級碳酸鋰。本發明專利技術的優點是：該工藝比現有工藝石膏副產品能減少25%以上，碳酸鋰總回收率略有提高，碳酸鋰的各指標均能達到國家標準；中和除雜石膏中L?i2O含量由之前的0.7?1.0%降低為0.2?0.4%，且生產控制較穩定，車間碳酸鋰的回收率提高了5%以上。

【技術實現步驟摘要】
一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法
本專利技術涉及一種礦物質原料的處理方法，特別是一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法。
技術介紹
中國宜春鉭鈮尾礦是目前亞洲最大的鉭鈮鋰礦鈉長石花崗巖礦床，也是中國有色金屬工業總公司所屬的多金屬礦物采選礦山資源基地之一，宜春鉭鈮尾礦含有豐富的稀有金屬材料，如鉭、鈮、鋰、銣、銫、鉀、鈉等。鋰云母是鉭鈮尾礦浮選所得到的副產品，年產量可達到20萬噸以上。其精礦含Li2O4.4％；Rb2O1.3％；Cs2O0.243％；是提鋰、銣、銫的重要的工業原料，對其進行開發利用具有十分重要經濟價值和戰略意義。其中：鋰及其鹽類是鋰電新能源的基礎材料，被科學家譽為“工業味精，能源之星”，是生產鋰離子電池的最好材料，是發展新能源、新材料的重要金屬。近年來鋰離子二次電池以年均20％的發展速度增長。美國最近開發成功的新型聚合物鋰離子電池具有體積小、安全可靠的特點，其價格僅為現鋰離子電池的1/5，將用于電動汽車。鋰云母是一種重要的礦產資源，其含有豐富的稀有金屬材料，鋰、鈉、鉀、銣、銫、鋁等。隨著世界能源的日益緊張，開發利用新能源為世界的共同課題，鋰電新能源作為新能源發展的重要產業之一，越來越被各國所重視；因此對鋰云母原料的綜合開發與應用成為當今的熱門課題。在公司現有碳酸鋰生產技術相對鋰輝石和鹽湖鹵水提鋰技術生產成本較高，副產品較多，缺乏行業競爭優勢。本技術旨在開發一種鋰云母的前端預處理工藝，在不影響鋰云母中有價金屬的浸出率的前提下，減少后續工序的副產品量及提高碳酸鋰的回收率，降低碳酸鋰的生產成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，一種鋰云母的前端預處理工藝，在不影響鋰云母中有價金屬的浸出率的前提下，減少后續工序的副產品量及提高碳酸鋰的回收率，降低碳酸鋰的生產成本。本專利技術采用的技術方案如下：一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：（1）將鋰云母粉碎至150目左右，鋰云母與濃硫酸按一定比例在高溫下投入到反應裝置中反應，反應一段時間；（2）將反應后的漿料放入窯爐中進行干燥焙燒；（3）焙燒后的物料直接在一定溫度下加水浸取；（4）浸取后的漿料經過冷卻結晶、離心分離、中和除雜、蒸發濃縮、沉鋰生產工藝制備電池級碳酸鋰及工業級碳酸鋰。本專利技術所述步驟（1）濃硫酸的濃度為70wt％～95wt％。本專利技術所述步驟（1）鋰云母與濃硫酸一定比例為按固液質量比是1:3-5.5。本專利技術所述步驟（1）高溫的溫度是1600-1900℃。本專利技術所述步驟（1）反應一段時間為20-60分鐘。本專利技術所述步驟（2）窯爐中焙燒溫度為150-300℃，時間是30-50分鐘本專利技術所述步驟（1）在反應裝置中反應進行酸浸除氟，酸浸除氟自原料填裝完畢即啟動真空分離裝置分離去除氫氟酸。本專利技術所述步驟（4）中和除雜步驟為：（1）對離心分離出的漿料在中和反應釜中先補一定比例的石膏洗水；（2）在中和反應釜中先加碳酸鈣調節PH值至3-4，再加石灰調節PH值至8-9；（3）調節PH值后控制下料流量及洗水的流量；（3）帶式過濾機過濾后的石膏按一定固液比再漿后進入立式壓榨機進行后一步程序。其優點是：將之前的二道中和程序合并為一道中和工序，減少了一段中和工序；2、石膏中Li2O含量由之前的0.7-1.0%降低為0.2-0.4%，且生產控制較穩定，車間碳酸鋰的回收率提高了5%以上。本專利技術的工作原理是：鋰云母在反應裝置中反應，控制反應溫度為1600-1900℃之間，收集從鋰云母原料中分離出來的氟氣，以控制鋰云母原料中的氟氣不再逸出停止加熱反應，一般時間在3分鐘以內；鋰云母原料的層片狀結構被打開，鋰在酸環境下游離出來；再通過其中的濃硫酸反應，其時間為20-60分鐘；攪拌使之充分反應得漿料。本專利技術的優點是：鋰云母的煅燒時是在800-950℃時鋰云母的層狀結構被打開，鋰云母物料的膨松度加大，本技術將溫度迅速達到1500℃以上，至鋰云母層片狀結構被打開所需溫度一倍左右的高溫，可使鋰云母的層片狀結構迅速被打開。由于在高溫狀態下鋰在弱酸環境下極易游離出來，極有利于鋰的浸出，大幅度的縮短了反應時間，鋰云母原料中的氟在等離子高溫狀態下，揮發出來形成一個弱酸性的環境，極有利于鋰云母原料中的提取過程。提高了鋰云母原料中稀有金屬原料的提取利用率，降低了能源消耗，縮短了反應時間，及酸堿原料的消耗用量。該工藝比現有工藝石膏副產品能減少25%以上，碳酸鋰總回收率略有提高，碳酸鋰的各指標均能達到國家標準。具體實施方式本專利技術生產工藝流程簡述為：鋰云母與濃硫酸高溫煅燒并除氟→漿料→漿料干燥→漿料焙燒→物料加水浸取→冷卻結晶→離心分離→中和除雜→蒸發濃縮→沉鋰。具體方法為：一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：（1）將鋰云母粉碎至150目左右，鋰云母與質量分數為70wt％～95wt％濃硫酸按按固液質量比是1:3-5.5在1600-1900℃高溫下投入到反應裝置中反應，反應一段時間20-60分鐘；在反應裝置中反應進行酸浸除氟，酸浸除氟自原料填裝完畢即啟動真空分離裝置分離去除氫氟酸；（2）將反應后的漿料放入窯爐中進行干燥焙燒；窯爐中焙燒溫度為150-300℃，時間是30-50分鐘；（3）焙燒后的物料直接在一定溫度下加水浸取；（4）浸取后的漿料經過冷卻結晶、離心分離、中和除雜、蒸發濃縮、沉鋰生產工藝制備電池級碳酸鋰及工業級碳酸鋰。冷卻結晶：將上步所得漿料，注入冷凍罐中，在不停的攪拌條件下，溫度降至0～-50℃分離出固體鉀礬及洗液，洗液返回母液槽中，對洗液加水、加熱升溫，經結晶制備，并分離除去銣、銫、鉀礬，分離出去固體銣、銫、鉀礬后的濾液為母液1。離心分離；將浸取后的母液1進行分離，對分離出的固態渣進行3次逆流洗滌，洗滌后渣排出，剩下的漿料進行下一步中和除雜反應。中和除雜：（1）對離心分離出的漿料在中和反應釜中先補一定比例的石膏洗水；（2）在中和反應釜中先加碳酸鈣調節PH值至3-4，再加石灰調節PH值至8-9；（3）調節PH值后控制下料流量及洗水的流量；（3）帶式過濾機過濾后的石膏按一定固液比再漿后進入立式壓榨機進行后一步程序。沉鋰；中和除雜經蒸發濃縮后，得到含Li+的溶液；沉鋰，是向含Li+的溶液通入二氧化碳氣體，或碳酸鹽即可制備碳酸鋰；加入硫酸鹽即制備提硫酸鋰產品。采用本專利技術方法對鋰云母原料中鋰的提取率提高達50%以上。也提高了對鋰云母原料的資源利用率。本專利技術所采用的中和除雜的原理是：現有中和工段共分為中和1、中和2、中和3工序，流程較長且中和產生的石膏中Li2O含量較高。實驗發現，該工段可以由之前的三個工序調整為兩個工序，并通過控制反應的補水、PH值、洗水量等參數，可以降低石膏中的Li2O含量。本項目旨在對中和工段進行工藝技改，為現有的車間技改設計提供更優化的工藝條件、降低公司項目建設的設備投入，降低碳酸鋰的生產成本，提高碳酸鋰的回收率。本專利技術在步驟（2）過程中具有窯爐結壁的問題，具體操作辦法是：酸浸后的漿料加入車間烘干后的硅渣拌料后解決了窯爐結壁的問題。本專利技術所述步驟（4）中離心分離后的洗水和中和除雜后的洗水都是處理后進入污水廠，未對其中的鋰進行再回收，造成了較大的鋰損失和經濟損失；對洗水進行回收循環利用，提高碳酸鋰的回收本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：（1）將鋰云母粉碎至150目左右，鋰云母與濃硫酸按一定比例在高溫下投入到反應裝置中反應，反應一段時間；（2）將反應后的漿料放入窯爐中進行干燥焙燒；（3）焙燒后的物料直接在一定溫度下加水浸取；（4）浸取后的漿料經過冷卻結晶、離心分離、中和除雜、蒸發濃縮、沉鋰生產工藝制備電池級碳酸鋰及工業級碳酸鋰。

【技術特征摘要】
1.一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：（1）將鋰云母粉碎至150目左右，鋰云母與濃硫酸按一定比例在高溫下投入到反應裝置中反應，反應一段時間；（2）將反應后的漿料放入窯爐中進行干燥焙燒；（3）焙燒后的物料直接在一定溫度下加水浸取；（4）浸取后的漿料經過冷卻結晶、離心分離、中和除雜、蒸發濃縮、沉鋰生產工藝制備電池級碳酸鋰及工業級碳酸鋰。2.根據權利要求1所述的一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：所述步驟（1）濃硫酸的濃度為70wt％～95wt％。3.根據權利要求1所述的一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：所述步驟（1）鋰云母與濃硫酸一定比例為按固液質量比是1:3-5.5。4.根據權利要求1所述的一種硫酸煅燒處理鋰云母并制取碳酸鋰的方法，其特征在于：所述步驟（1）高溫的溫度是1600-1900℃。5.根據權利要求1所述的一種硫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒輝飛，朱強輝，鐘亮，黃艷軍，
申請(專利權)人：宜春銀鋰新能源有限責任公司，
類型：發明
國別省市：江西,36