专利名称：一种从锂辉石中提取锂盐的方法
技术领域：
本发明属于矿石提锂工业领域，具体涉及一种从锂辉石中提取锂盐的方法。
背景技术：
工业上制取锂盐的方法主要分为两类一类是从含锂商水中，通过对商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，最终可以得到Li2CO3或Li2SO4 ·Η20等锂盐产品，但是，由于国内盐湖 卤水大部分具有低镁锂比的特点，开发难度大，卤水提锂的工业化实施困难；另一类方法是通过对主要的含锂矿石——锂辉石和锂云母的火法或湿法处理，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，可以得到诸如Li2SO4和其 它形式的锂盐。从锂辉石中提取锂盐具有物料流通量小、生产效率高、能耗低、锂的回收率 高等优点，所以目前以锂辉石为原料提锂是较广泛采用的方法。目前利用锂辉石提锂的方法主要有硫酸法和石灰法，石灰法因能耗高、回收率低、 生产成本高等缺点已经较少采用。而硫酸法则因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，因此开发出工艺简单、成本低、污染小的从锂辉石中 提取锂盐的方法对锂工业的发展尤为重要。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷，提供一种工艺简单、成本低、污染小的从锂辉石中提取 锂盐的方法。本发明实现上述目的的技术方案是一种从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于包括以下步骤(1)锂辉石焙烧转型将锂辉石精矿(Li20 ·Α1203 -4Si02)置于内热式回转炉内， 在高温下进行转化焙烧，焙烧转型时的温度控制在1150_1250°C，使其由α型转为β型；(2)冷却磨细将步骤(1)焙烧后的原料冷却到常温，再将其磨细到50 325目；(3)调浆将碱或碱性盐与步骤(2)的磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控 制钠锂摩尔比为2 7，液固比为3 5 (碱或碱性盐重量计入液相)；(4)压浸利用高压蒸汽给步骤(3)的料浆加热，使其温度升到180 270°C，并保 持恒温恒压时间为1. 5 3. 5h，所述高压蒸汽的压力为0. 8 6Mpa，压浸出碳酸锂；(5)降温减压冷却步骤⑷得到的料浆，使其降温至0 40°C ；(6)碳化将步骤(5)得到的辉石压煮料浆置入碳化釜中，并向碳化釜中通入二氧 化碳，将碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂；锂辉石压煮料浆的碳化温度控制在0 40°C， 碳化压力在0. 2 4Mpa，液固比2 6，持续保压时间为1 2h ；(7)分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过 三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为2 5 ；采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含 有的少量的钙镁杂质离子；
(8)加热分解将经过步骤(7)的除杂精制后的溶液加热分解，分解温度为50 100°C，得到碳酸锂料浆；(9)分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内脱水，得到碳酸锂湿 料，再对其实行洗涤，再次脱水，反复淋洗2 6次；(10)干燥将步骤(9)获得的碳酸锂湿料在温度为150 250°C的烘箱中烘干，烘 干时间为2 3h，即得电池级碳酸锂。所述步骤(2)冷却磨细中，磨细的目数越大越好，目数越大越利于锂的浸出，但是 目数越大能耗越高，因此目数的优选取值范围为50 325目。进一步地，本发明的方法还可以包括以下步骤(11)粉碎及包装将步骤(10)烘干好的电池级碳酸锂通过气流粉碎至D5tl < 10 μ m的产品，并将得到的产品进行洁净包装。再进一步地，所述步骤(3)调浆时所用的碱或碱性盐包括NaOH、Na2CO3^ K2C03、 (NH4) 2C03、NaHCO3、KHCO3。在所述步骤(4)压浸前进行调浆的预热，使其预热到60°C 100°C。预热调浆所用的热量为步骤(2)的锂辉石焙料冷却时放出的热量。预热调浆所用的热量还可以是所述步骤(5)中对料浆降温所产生的蒸汽热量。步骤(4)前对调浆实施预热，在整个工艺方法中起到减低综合能耗的作用。所述步骤(9)中，向离心机加入碳酸锂料浆时，离心机低速运行，控制放料速度， 使碳酸锂锂均勻添加，加满料后离心机高速运行，脱水，直至出水口处流水不呈流线状时， 再向离心机内缓慢加水后高速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，再次离心脱水，反复淋 洗2 6次。所述步骤(9)中淋洗用水是温度为85 95°C的纯水。所述步骤(9)得到的洗水可用作步骤(3)调浆时加入的水。所述步骤(4)的浸出的反应方程式为Li2O · Al2O3 · 4Si02+Na2C03 = = Na2O · Al2O3 · 4Si02+Li2C03所述步骤(6)的碳化的化学方程式为Li2C03+C02 = = 2LiHC03所述步骤(8)的分解的化学方程式为2LiHC03 = Li2C03+C02 个如上所述，本发明是将锂辉石精矿依次经过焙烧转型、冷却磨细、调浆、压浸、降温 减压碳化、分离、洗涤及除杂、加热分解，离心分离及淋洗、干燥等步骤得到合格的碳酸锂产 品。本发明采用压浸工艺从锂辉石中提锂，具有工艺简单实用、生产成本低、污染小、产品质 量稳定、资源利用高的优点，具有较好的经济和社会效益，适合于工业化提锂。
图1、本发明的从锂辉石中提取锂盐的方法的工艺流程图。
具体实施例方式下面，通过具体实施例对本发明的方法进行详细的描述。
实施例1 〔1〕将锂辉石精矿置于内热式回转炉内，通入350°C热脏煤气和空气，在1250°C高 温下进行转化焙烧，使其由α型转为β型；〔2〕冷却磨细焙烧后的料尚有较高的余热，因此将其换热冷却到常温；在压煮 过程中为使焙料与料液有足够的接触面，再将焙烧磨细到325目，分析氧化锂的含量为 5. 13%。〔3〕调浆将纯碱与磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控制钠锂摩尔比为 4，液固比为4，纯碱重量计入液相。〔4〕压浸利用高压蒸汽将料浆升温到210°C，高压蒸汽的相应压力为1. 5Mpa，恒 温恒压时间为2h。〔5〕降温减压步骤(4)的压浸经过恒温恒压2h后，减压至常压状态，并将压浸后 的料浆降温到40°C。〔6〕碳化在碳化釜中加入步骤(5)获得的料浆，并在碳化釜中通入二氧化碳，将 锂辉石压浸料浆中的碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂，碳化时的温度控制在10°c，碳化 压力在0. 4Mpa，液固比为4，保压时间为Ih0〔7〕分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过 三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为2，采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含有的 少量的钙镁(Ca2+、Mg2+)杂质离子。〔8〕加热分解将步骤(7)精制后的滤液加热分解，滤液中的碳酸氢锂分解成固态 的碳酸锂和气态的二氧化碳，二氧化碳气体排出，分解温度为100°c。〔9〕分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内甩水，盖好盖子，布料 要均勻，否则易损坏设备又使物料甩不干，加料时低速运行，控制放料速度，加满料后高速 运行脱水，直至出水口处流水不呈流线状时，即可洗涤。洗涤时，向离心机内缓慢加入85°C 纯水后高速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，脱水和淋洗的过程反复重复二 六次，即 可出料。本例中，重复2次。〔 10〕干燥将所得碳酸锂湿料在温度为210°C的烘箱中烘2h，即得合格产品，产品 编号Al。实施例2 〔1〕将锂辉石精矿置于内热式回转炉内，通入350°C热脏煤气和空气，在1150°C高 温下进行转化焙烧，使其由α型转为β型；〔2〕冷却磨细在压煮过程中为使焙料与料液有足够的接触面，将焙烧磨细到200 目，分析氧化锂的含量为5.03%。〔3〕调浆将烧碱与磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控制钠锂摩尔比为 4. 5，液固比为4. 5，烧碱重量计入液相。〔4〕压浸利用高压蒸汽将料浆升温到230°C，相应压力为2. 2Mpa，恒温恒压时间 为2h。〔5〕降温减压步骤(4)的压浸经过恒温恒压2h后，减压至常压状态，将料浆水冷 却，使其降温到30°C。将减温所产生的蒸汽可用于在步骤(4)前对调浆进行预热。〔6〕碳化在碳化釜中加入步骤(5)获得的料浆，并在碳化釜中通入二氧化碳，将锂辉石压浸料浆中的碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂。碳化时的温度控制在20°C，碳化 压力在0. 4Mpa，液固比为3，保压时间为Ih0〔7〕分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过 三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为3，采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含有的 少量的钙镁(Ca2+、Mg2+)杂质离子。〔8〕加热分解将步骤(7)精制后的滤液加热分解，滤液中的碳酸氢锂分解成固态 的碳酸锂和气态的二氧化碳，二氧化碳气体排出，分解温度为50°C。〔9〕分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内甩水，盖好盖子，布料 要均勻，否则易损坏设备又使物料甩不干，加料时低速运行，控制放料速度，加满料后高速 运行脱水，直至出水口处流水不呈流线状时，即可洗涤。洗涤时，向离心机内缓慢加入85°C 纯水后高速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，脱水和淋洗的过程反复重复3次，即可出 料。〔10〕干燥将所得碳酸锂湿料温度为150°C的烘箱中烘3h得合格产品。产品编号 A2。本例中，在实施步骤〔4〕压浸前，先利用锂辉石焙料冷却时放出的热量将步骤(3) 的调浆预热到95°C。实施例3 〔1〕将锂辉石精矿置于内热式回转炉内，通入330°C热脏煤气和空气，在1200°C高 温下进行转化焙烧，使其由α型转为β型；〔2〕冷却磨细在压煮过程中为使焙料与料液有足够的接触面，将焙烧磨细到325 目，分析氧化锂的含量为5. 08 %。〔3〕调浆将碳铵(MM)2CO3与磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控制钠锂 摩尔比为2，液固比为3，碳铵重量计入液相。〔4〕压浸利用高压蒸汽将料浆升温到180°C，相应压力为1. IMpa，恒温恒压时间 为 1. 5h。〔5〕降温减压步骤(4)的压浸经过恒温恒压2h后，减压至常压状态，将料浆水冷 却，使其降温到20°C。将减温所产生的蒸汽可用于步骤(4)前对调浆进行预热。〔6〕碳化在碳化釜中加入步骤(5)获得的料浆，并在碳化釜中通入二氧化碳，将 锂辉石压浸料浆中的碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂。碳化时的温度控制在30°C，碳化 压力在IMpa，液固比为6，保压时间为2h。〔7〕分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过 三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为5，采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含有的 少量的钙镁(Ca2+、Mg2+)杂质离子。〔8〕加热分解将步骤(7)精制后的滤液加热分解，滤液中的碳酸氢锂分解成固态 的碳酸锂和气态的二氧化碳，二氧化碳气体排出，分解温度为70°C。〔9〕分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内甩水，盖好盖子，布料 要均勻，否则易损坏设备又使物料甩不干，加料时低速运行，控制放料速度，加满料后高速 运行脱水，直至出水口处流水不呈流线状时，即可洗涤。洗涤时，向离心机内缓慢加入95°C 纯水后高速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，脱水和淋洗的过程反复重复6次，即可出料。〔10〕干燥将所得碳酸锂湿料温度为250°C的烘箱中烘3h得合格产品。产品编号 A3。本例中，在实施步骤〔4〕压浸前，先利用锂辉石焙料冷却时放出的热量将步骤(3) 的调浆预热到85°C。实施例4 〔1〕将锂辉石精矿置于内热式回转炉内，通入350°C热脏煤气和空气，在1250°C高 温下进行转化焙烧，使其由α型转为β型；〔2〕冷却磨细在压煮过程中为使焙料与料液有足够的接触面，将焙烧磨细到150 目，分析氧化锂的含量为5. 09 %。〔3〕调浆将碱性盐K2CO3与磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控制钠锂摩 尔比为6，液固比为5，烧碱重量计入液相。所用碱性盐还可以是NaHCO3或KHCO3。〔4〕压浸利用高压蒸汽将料浆升温到270°C，相应压力为4. 7Mpa，恒温恒压时间 为 3. 5h。〔5〕降温减压步骤(5)的压浸经过恒温恒压3. 5h后，减压至常压状态，将料浆水 冷却，使其降温到10°c。将减温所产生的蒸汽可用于步骤(4)前对调浆进行预热。〔6〕碳化在碳化釜中加入步骤(5)获得的料浆，并在碳化釜中通入二氧化碳，将 锂辉石压浸料浆中的碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂。碳化时的温度控制在40°C，碳化 压力在0. 2Mpa，液固比为2，保压时间为2h。〔7〕分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过 三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为4，采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含有的 少量的钙镁(Ca2+、Mg2+)杂质离子。〔8〕加热分解将步骤(7)精制后的滤液加热分解，滤液中的碳酸氢锂分解成固态 的碳酸锂和气态的二氧化碳，二氧化碳气体排出，分解温度为50°C。〔9〕分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内甩水，盖好盖子，布料 要均勻，否则易损坏设备又使物料甩不干，加料时低速运行，控制放料速度，加满料后高速 运行脱水，直至出水口处流水不呈流线状时，即可洗涤。洗涤时，向离心机内缓慢加入85°C 纯水后高速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，脱水和淋洗的过程反复重复5次，即可出 料。〔10〕干燥将所得碳酸锂湿料温度为200°C的烘箱中烘2. 5h得合格产品。产品编 号A4。本例中，在实施步骤〔4〕压浸前，先利用锂辉石焙料冷却时放出的热量将步骤(3) 的调浆预热到90°C。实施例5 〔1〕将锂辉石精矿置于内热式回转炉内，通入350°C热脏煤气和空气，在1150°C高 温下进行转化焙烧，使其由α型转为β型；〔2〕冷却磨细在压煮过程中为使焙料与料液有足够的接触面，将焙烧磨细到200 目，分析氧化锂的含量为5.05%。〔3〕调浆将碳酸氢钠NaHCO3与磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控制钠锂摩尔比为5，液固比为5，碳酸氢钠重量计入液相。〔4〕压浸利用高压蒸汽将料浆升温到250°C，相应压力为3. 7Mpa，恒温恒压时间 为2h。〔5〕降温减压步骤(4)的压浸经过恒温恒压2h后，减压至常压状态，将料浆水冷 却，使其降温到30°C。将减温所产生的蒸汽可用于步骤(4)前对调浆进行预热。〔6〕碳化在碳化釜中加入步骤(5)获得的料浆，并在碳化釜中通入二氧化碳，将 锂辉石压浸料浆中的碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂。碳化时的温度控制在20°C，碳化 压力在0. 4Mpa，液固比为5，保压时间为Ih0〔7〕分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过 三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为4，采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含有的 少量的钙镁(Ca2+、Mg2+)杂质离子。〔8〕加热分解将步骤(7)精制后的滤液加热分解，滤液中的碳酸氢锂分解成固态 的碳酸锂和气态的二氧化碳，二氧化碳气体排出，分解温度为60°C。〔9〕分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内甩水，盖好盖子，布料 要均勻，否则易损坏设备又使物料甩不干，加料时低速运行，控制放料速度，加满料后高速 运行脱水，直至出水口处流水不呈流线状时，即可洗涤。洗涤时，向离心机内缓慢加入85°C 纯水后高速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，脱水和淋洗的过程反复重复4次，即可出 料。〔10〕干燥将所得碳酸锂湿料温度为220°C的烘箱中烘3h得合格产品。产品编号 A5。本例中，在实施步骤〔4〕压浸前，先利用锂辉石焙料冷却时放出的热量将步骤(3) 的调浆预热到95°C。对上述实施例1-5获得的碳酸锂产品进行检测，得到技术指标如下
权利要求
一种从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于包括以下步骤(1)锂辉石焙烧转型将锂辉石精矿(Li2O·Al2O3·4SiO2)置于内热式回转炉内，在高温下进行转化焙烧，焙烧转型时的温度控制在1150～1250℃，使其由α型转为β型；(2)冷却磨细将步骤(1)焙烧后的原料冷却到常温，再将其磨细到50～325目；(3)调浆将碱或碱性盐与步骤(2)的磨细的锂辉石加入相应量的水调配成浆，控制钠锂摩尔比为2～7，液固比为3～5(碱或碱性盐重量计入液相)；(4)压浸利用高压蒸汽给步骤(3)的料浆加热，使其温度升到180～270℃，并保持恒温恒压时间为1.5～3.5h，所述高压蒸汽的压力为0.8～6Mpa，压浸出碳酸锂；(5)降温减压冷却步骤(4)得到的料浆，使其降温至0～40℃；(6)碳化将步骤(5)得到的辉石压煮料浆置入碳化釜中，并向碳化釜中通入二氧化碳，将碳酸锂转化成溶解度大的碳酸氢锂；锂辉石压煮料浆的碳化温度控制在0～40℃，碳化压力在0.2～4Mpa，液固比2～6，持续保压时间为1～2h；(7)分离、洗涤及除杂将步骤(6)碳化后的料浆过滤得到滤液和滤渣，滤渣经过三次逆流洗涤后弃去，逆流洗涤时液固比为2～5；采用螯合树脂除杂的方法除去滤液中含有的少量的钙镁杂质离子；(8)加热分解将经过步骤(7)的除杂精制后的溶液加热分解，分解温度为50～100℃，得到碳酸锂料浆；(9)分离洗涤将步骤(8)获得的碳酸锂料浆放入离心机内脱水，得到碳酸锂湿料，再对其实行洗涤，再次脱水，反复淋洗2～6次；(10)干燥将步骤(9)获得的碳酸锂湿料在温度为150～250℃的烘箱中烘干，烘干时间为2～3h，即得电池级碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于还包括以下步骤(11)粉碎及包装将步骤(10)烘干好的电池级碳酸锂通过气流粉碎至D5tl< ΙΟμπι的 产品，并将得到的产品进行洁净包装。
3.根据权利要求1所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于所述步骤(3)调 浆时所用的碱或碱性盐包括 NaOH、Na2CO3^ K2CO3> (NH4) 2C03、NaHCO3> KHC03。
4.根据权利要求1所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于在所述步骤(4) 压浸前进行调浆的预热，使其预热到60°C -100°C。
5.根据权利要求1所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于所述步骤(9)中， 向离心机加入碳酸锂料浆时，离心机低速运行，控制放料速度，使碳酸锂锂均勻添加，加满 料后离心机高速运行，脱水，直至出水口处流水不呈流线状时，再向离心机内缓慢加水后高 速脱水，直至出水口处流水不呈流线状，再次离心脱水，反复淋洗2 6次。
6.根据权利要求5所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于所述步骤(9)中 淋洗用水是温度为85 95°C的纯水。
7.根据权利要求1所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于所述步骤(9)得 到的洗水可用作步骤(3)调浆时加入的水。
8.根据权利要求4所述的从锂辉石中提取锂盐的方法，其特征在于预热调浆所用的 热量为步骤(2)的锂辉石焙料冷却时放出的热量和/或所述步骤(5)中对料浆降温所产生 的蒸汽热量。
全文摘要
本发明是将锂辉石精矿依次经过焙烧转型、冷却磨细、调浆、压浸、降温减压碳化、分离、洗涤及除杂、加热分解，离心分离及淋洗、干燥等步骤得到合格的碳酸锂产品。本发明采用压浸工艺从锂辉石中提锂，具有工艺简单实用、生产成本低、污染小、产品质量稳定、资源利用高的优点，具有较好的经济和社会效益，适合于工业化提锂。
文档编号C01D15/08GK101948124SQ201010279730
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者刘明, 李良彬, 章小明, 罗光华, 胡耐根, 袁中强 申请人:江西赣锋锂业股份有限公司