一种高效提取锂辉石的方法与流程

本发明涉及一种高效提取锂辉石的方法。

背景技术：

国内的盐湖内镁锂高，在盐水提锂过程中，镁锂离子难分离，从而使卤水生产锂盐难以林业化，并且卤水中的含锂量差异大，对生产开采造成极大困难。

目前国内锂盐主要是从锂辉石和锂云母中提取。锂辉石提取锂的过程中大都采取硫酸法，锂辉石经过950-1100℃焙烧，使α锂辉石转变为β晶型锂辉石，破坏锂辉石内部的晶格结构，增加化学活性；β晶型锂辉石再与硫酸混合在250-300℃再次酸化焙烧，发生置换反应，生成可溶性硫酸锂和不溶性脉石，反应方程式如下：

β-li2o·al2o3·4sio2+h2so4=li2so4+al2o3·4sio2·h2o-----1

浸出液用氧化钙中和酸，并除去钙、镁、铝、铁等杂质，纯化的溶液沉淀出碳酸锂。锂辉石除锂元素外，其他元素全部浪费；因此硫酸法提取锂过程中产生大量不溶性脉石及中和渣，不利现在绿色环保无废生产；并且两次焙烧过程中能源浪费严重。

技术实现要素：

本发明提供一种高效提取锂辉石的方法，解决技术问题是综合回收锂辉石精矿中各元素，回收率高，成本低，尤其适合锂辉石硫酸法冶炼厂改造。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高效提取锂辉石的方法，包括预处理和处理；

所述预处理是将锂辉石磨至细度低于0.147mm，与碱混合均匀，得混合物;将混合物在温度为600～1000℃条件下进行焙烧，焙烧时间为30～120min，得焙烧后的混合物；

所述处理是对预处理的混合物进行提取。

所述碱是氢氧化钠、氢氧

化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢锂中的一种或几种。

锂辉石和碱的质量比为1:0.3～5。

所述处理包括提取钽铌精矿、提取碳酸锂、提取白炭黑、制备混合碱和制备硫酸钙。

所述提取钽铌按照以下步骤进行：

1）制备碱淬物：采用5%的氢氧化钠水溶液对焙烧后的混合物进行碱淬，得碱淬物；

2）分级：将步骤1）中的碱淬物进行螺旋分级，获得粗砂和矿浆；粗砂返回球磨机进行磨矿；螺旋分级机溢流进行二次分级，旋流器底流进入球磨机再磨，溢流为矿浆。

3）制备浸出矿浆：将矿浆加入到搅拌槽中进行搅拌浸出，浸出时间是20～120min，得浸出矿浆；

4）制备强磁粗精矿：将浸出矿浆给入到磁场强度4000gs的磁选机中，磁选出高磁性的铁矿物，磁选后矿浆进入磁场强度10000－15000gs的强磁选机中，得到强磁粗精矿和矿浆a；

5）制备钽铌矿精矿：将强磁粗精矿输送到搅拌槽内，加入水进行调浆，配制成矿浆浓度10%的矿浆，调浆好的矿浆进入细泥摇床中进行重选，得到钽铌精矿、摇床中矿和尾矿。

6）制备碱浸液和碱浸渣：将矿浆a和摇床中矿和尾矿合并，浓缩过滤后，得碱浸液和碱浸渣；

7）制备硅胶：将碱浸液用硫酸调ph至7，搅拌10min,浓缩过滤得到硅胶a和滤液a；碱浸渣加水调浆成30%的矿浆浓度，再用98%的硫酸调至ph为1～2，搅拌浸出20min后过滤，得滤液b和滤渣；向滤液b中添加氢氧化钠至ph为3.5，搅拌10min，过滤得硅胶b和滤液c；滤渣返回预处理进行焙烧；

8）纯化硅胶：将硅胶b加入水配成30%的硅胶矿浆，向硅胶矿浆中加入氢氧化钠调ph至10，控制温度80℃，搅拌反应30min，过滤得滤液d和铁废渣；用硫酸将滤液d的ph调至7，搅拌10min,浓缩过滤得纯化硅胶和滤液e，滤液e返回步骤1；向滤液c中加入氢氧化钠调ph至9，过滤得到氢氧化铝和滤液f；滤液f返回步骤1）；

9）制备硫酸钙和碳酸锂：将滤液a中加入小于100目的氢氧化钙，搅拌30min，过滤得硫酸钙和滤液j，将滤液j蒸馏，蒸馏至氢氧化锂浓度为7g/100cm3，将蒸馏液打入碳化塔通入二氧化碳进行碳化，过滤得碳酸锂和滤液h，将滤液h蒸干，得混合碱；所得碱返回至预处理中；

10）纯化硫酸钙：向硫酸钙滤饼中加入水搅拌后配成40%的硫酸钙矿浆，加入硫酸调ph为3，搅拌反应30min，过滤得纯化硫酸钙。

锂辉石与可溶性碱焙烧碱熔过程，si-o键遭到破坏，生成霞石结构和硅酸钾（钠）；其反应过程如下：

lialsi2o6+k2co3＝k2sio3+lialsio4+co2―――2

lialsi2o6+2koh＝k2sio3+lialsio4+h2o―――3

lialsi2o6+na2co3＝na2sio3+lialsio4+co2――4

lialsi2o6+2naoh＝na2sio3+lialsio4+h2o――5

sio2+na2co3＝na2sio3+co2――6

sio2+2naoh＝na2sio3+h2o――7

焙烧熟料进行水淬碱浸，熟料中硅酸钾（钠）溶解于水中，偏铝酸钾（钠、锂）溶解于水中，反应式如下：

kalo2+2h2o→koh+al(oh)3↓―――8

naalo2+2h2o→naoh+al(oh)3↓―――9

lialo2+2h2o→lioh+al(oh)3↓―――10

水淬碱浸液添加硫酸沉淀出白炭黑，反应式如下：

na2sio3+h2so4+(n-1)h2o＝sio2·nh2o+na2so4――――－11

k2sio3+h2so4+(n-1)h2o＝sio2·nh2o+k2so4――――－12

碱浸滤渣中类霞石结构成分及氢氧化铝添加硫酸浸出，反应式如下：

2al(oh)3+3h2so4＝al2(so4)3+3h2o――――――13

2lialsio4+4h2so4+2h2o＝li2so4+al2(so4)3+2(h2o)si(oh)4－14

2kalsio4+4h2so4+2h2o＝k2so4+al2(so4)3+2(h2o)si(oh)4――15

2naalsio4+4h2so4+2h2o＝na2so4+al2(so4)3+2(h2o)si(oh)4―16

沉淀含铁白炭黑的作业，向硫酸浸出液中加入可溶性碱，调节ph至3.5，反应式如下：

fe2(so4)3＋6naoh＝3na2so4＋fe(oh)3↓―――17

2(h2o)si(oh)4＋（n-4）h2o＝（加oh^-）sio2·nh2o――－18

含铁白炭黑碱溶作业的反应式如下：

sio2·nh2o＋2naoh＝na2sio3＋（n+1）h2ob―――19

石灰转化，含少量al、si、fe等上液，加入石灰后反应式如下：

li2so4+ca(oh)2=caso4↓+2lioh―――――20

na2so4+ca(oh)2=caso4↓+2naoh―――――21

k2so4+ca(oh)2=caso4↓+2koh―――――22

硫酸纯化，因部分生石灰被包裹，需要强烈搅拌打开，为提高硫酸钙的品质，需要加硫酸除杂，反应式如下：

ca(oh)2＋h2so4＝caso4↓＋h2o――――――23

mg(oh)2＋h2so4＝mgso4＋h2o――――――24

氢氧化锂碳化，蒸馏后的氢氧化锂通入co2进行碳化，反应式如下

2lioh＋co2＝li2co3＋h2o―――――25

发明具有以下有益技术效果：

本申请通过预处理，可以综合回收锂辉石精矿中各元素，回收率高。

附图说明

图1为锂辉石提取流程图。

具体实施方式

下面结合具体实例进一步说明本发明。

实施例1

锂辉石磨矿至细度为－200目80%，与可溶碱（氢氧化钠）按重量比1:1搅拌混合均匀，在700度碱化焙烧50分钟，焙烧熟料置于5%的氢氧化钠碱液中进行碱淬，进入螺旋分级机进行预先检查分级，粗粒级返回球磨机磨矿，溢流进入旋流器二次分级，旋流器底流进入球磨机再磨，旋流器溢流得到－325目75％碱浸矿浆；矿浆经过4000gs弱磁选选出高磁性的铁矿物，弱磁选后矿浆经过12000gs强磁选得到强磁精矿和矿浆a；强磁粗精矿输送到搅拌槽内，加入水进行调浆，配制成矿浆浓度10%的矿浆，调浆好的矿浆进入细泥摇床中进行重选，得到钽铌精矿、摇床中矿和尾矿；将矿浆a和摇床中矿和尾矿合并，浓缩过滤后，得碱浸液和碱浸渣。

将碱浸液用硫酸调ph至7，搅拌10min,浓缩过滤得到硅胶a和滤液a；碱浸渣加水调浆成30%的矿浆浓度，再用98%的硫酸调至ph为1～2，搅拌浸出20min后过滤，得滤液b和滤渣；向滤液b中添加氢氧化钠至ph为3.5，搅拌10min，过滤得硅胶b和滤液c；滤渣返回预处理进行焙烧；

将硅胶b加入水配成30%的硅胶矿浆，向硅胶矿浆中加入氢氧化钠调ph至10，控制温度80℃，搅拌反应30min，过滤得滤液d和铁废渣；用硫酸将滤液d的ph调至7，搅拌10min,浓缩过滤得纯化硅胶和滤液e，滤液e返回水淬作业；向滤液c中加入氢氧化钠调ph至9，过滤得到氢氧化铝和滤液f；滤液f返回水淬作业；

将滤液a中加入小于100目的氢氧化钙，搅拌30min，过滤得硫酸钙和滤液j，将滤液j蒸馏，蒸馏至氢氧化锂浓度为7g/100cm3，将蒸馏液打入碳化塔通入二氧化碳进行碳化，过滤得碳酸锂和滤液h，将滤液h蒸干，得混合碱；所得碱返回至碱化焙烧预处理中；

向硫酸钙中加入水配成40%的硫酸钙矿浆，加入硫酸调ph为3，搅拌反应30min，过滤得纯化硫酸钙。

产品的多元素化验分析

实施例2

锂辉石磨矿至细度为－200目80%，与可溶性碱（氢氧化钠）按重量比1:1搅拌混合均匀，在820度碱化焙烧50分钟，焙烧熟料置于5%的氢氧化钠碱液中进行碱淬，进入螺旋分级机进行预先检查分级，粗粒级返回球磨机磨矿，溢流进入旋流器二次分级，旋流器底流进入球磨机再磨，旋流器溢流得到－325目75％碱浸矿浆；矿浆经过4000gs弱磁选选出高磁性的铁矿物，弱磁选后矿浆经过12000gs强磁选得到强磁精矿和矿浆a；强磁粗精矿输送到搅拌槽内，加入水进行调浆，配制成矿浆浓度10%的矿浆，调浆好的矿浆进入细泥摇床中进行重选，得到钽铌精矿、摇床中矿和尾矿；将矿浆a和摇床中矿和尾矿合并，浓缩过滤后，得碱浸液和碱浸渣。

将碱浸液用硫酸调ph至7，搅拌10min,浓缩过滤得到硅胶a和滤液a；碱浸渣加水调浆成30%的矿浆浓度，再用98%的硫酸调至ph为1～2，搅拌浸出20min后过滤，得滤液b和滤渣；向滤液b中添加氢氧化钠至ph为3.5，搅拌10min，过滤得硅胶b和滤液c；滤渣返回预处理进行焙烧；

将硅胶b加入水配成30%的硅胶矿浆，向硅胶矿浆中加入氢氧化钠调ph至10，控制温度80℃，搅拌反应30min，过滤得滤液d和铁废渣；用硫酸将滤液d的ph调至7，搅拌10min,浓缩过滤得纯化硅胶和滤液e，滤液e返回水淬作业；向滤液c中加入氢氧化钠调ph至9，过滤得到氢氧化铝和滤液f；滤液f返回水淬作业；

将滤液a中加入小于100目的氢氧化钙，搅拌30min，过滤得硫酸钙和滤液j，将滤液j蒸馏，蒸馏至氢氧化锂浓度为7g/100cm3，将蒸馏液打入碳化塔通入二氧化碳进行碳化，过滤得碳酸锂和滤液h，将滤液h蒸干，得混合碱；所得碱返回至碱化焙烧预处理中；

向硫酸钙中加入水配成40%的硫酸钙矿浆，加入硫酸调ph为3，搅拌反应30min，过滤得纯化硫酸钙。

产品的多元素化验分析

实施例3

锂辉石磨矿至细度为－200目80%，与可溶性碱（氢氧化钠）按重量比1:1搅拌混合均匀，在940度碱化焙烧50分钟，焙烧熟料置于5%的氢氧化钠碱液中进行碱淬，进入螺旋分级机进行预先检查分级，粗粒级返回球磨机磨矿，溢流进入旋流器二次分级，旋流器底流进入球磨机再磨，旋流器溢流得到－325目75％碱浸矿浆；矿浆经过4000gs弱磁选选出高磁性的铁矿物，弱磁选后矿浆经过12000gs强磁选得到强磁精矿和矿浆a；强磁粗精矿输送到搅拌槽内，加入水进行调浆，配制成矿浆浓度10%的矿浆，调浆好的矿浆进入细泥摇床中进行重选，得到钽铌精矿、摇床中矿和尾矿；将矿浆a和摇床中矿和尾矿合并，浓缩过滤后，得碱浸液和碱浸渣。

将碱浸液用硫酸调ph至7，搅拌10min,浓缩过滤得到硅胶a和滤液a；碱浸渣加水调浆成30%的矿浆浓度，再用98%的硫酸调至ph为1～2，搅拌浸出20min后过滤，得滤液b和滤渣；向滤液b中添加氢氧化钠至ph为3.5，搅拌10min，过滤得硅胶b和滤液c；滤渣返回预处理进行焙烧；

将硅胶b加入水配成30%的硅胶矿浆，向硅胶矿浆中加入氢氧化钠调ph至10，控制温度80℃，搅拌反应30min，过滤得滤液d和铁废渣；用硫酸将滤液d的ph调至7，搅拌10min,浓缩过滤得纯化硅胶和滤液e，滤液e返回水淬作业；向滤液c中加入氢氧化钠调ph至9，过滤得到氢氧化铝和滤液f；滤液f返回水淬作业；

将滤液a中加入小于100目的氢氧化钙，搅拌30min，过滤得硫酸钙和滤液j，将滤液j蒸馏，蒸馏至氢氧化锂浓度为7g/100cm3，将蒸馏液打入碳化塔通入二氧化碳进行碳化，过滤得碳酸锂和滤液h，将滤液h蒸干，得混合碱；所得碱返回至碱化焙烧预处理中；

向硫酸钙中加入水配成40%的硫酸钙矿浆，加入硫酸调ph为3，搅拌反应30min，过滤得纯化硫酸钙。

产品的多元素化验分析

对比例1（不加碱直接焙烧）

锂辉石磨矿至细度为－200目80%，在1120度焙烧50分钟，焙烧熟料置于5%的氢氧化钠碱液中进行碱淬，进入螺旋分级机进行预先检查分级，粗粒级返回球磨机磨矿，溢流进入旋流器二次分级，旋流器底流进入球磨机再磨，旋流器溢流得到－325目75％碱浸矿浆；矿浆经过4000gs弱磁选选出高磁性的铁矿物，弱磁选后矿浆经过12000gs强磁选得到强磁精矿和矿浆a；强磁粗精矿输送到搅拌槽内，加入水进行调浆，配制成矿浆浓度10%的矿浆，调浆好的矿浆进入细泥摇床中进行重选，得到钽铌精矿、摇床中矿和尾矿；将矿浆a和摇床中矿和尾矿合并，浓缩过滤后，得碱浸液和碱浸渣。

将碱浸液用硫酸调ph至7，搅拌10min,浓缩过滤得到硅胶a和滤液a；碱浸渣加水调浆成30%的矿浆浓度，再用98%的硫酸调至ph为1～2，搅拌浸出20min后过滤，得滤液b和滤渣；向滤液b中添加氢氧化钠至ph为3.5，搅拌10min，过滤得硅胶b和滤液c；滤渣返回预处理进行焙烧；

将硅胶b加入水配成30%的硅胶矿浆，向硅胶矿浆中加入氢氧化钠调ph至10，控制温度80℃，搅拌反应30min，过滤得滤液d和铁废渣；用硫酸将滤液d的ph调至7，搅拌10min,浓缩过滤得纯化硅胶和滤液e，滤液e返回水淬作业；向滤液c中加入氢氧化钠调ph至9，过滤得到氢氧化铝和滤液f；滤液f返回水淬作业；

将滤液a中加入小于100目的氢氧化钙，搅拌30min，过滤得硫酸钙和滤液j，将滤液j蒸馏，蒸馏至氢氧化锂浓度为7g/100cm3，将蒸馏液打入碳化塔通入二氧化碳进行碳化，过滤得碳酸锂和滤液h，将滤液h蒸干，得混合碱；所得碱返回至碱化焙烧预处理中；

向硫酸钙中加入水配成40%的硫酸钙矿浆，加入硫酸调ph为3，搅拌反应30min，过滤得纯化硫酸钙。

产品的多元素化验分析

对比例2（不加碱直接焙烧）

锂辉石磨矿至细度为－200目80%，在820度焙烧50分钟，焙烧熟料置于5%的氢氧化钠碱液中进行碱淬，进入螺旋分级机进行预先检查分级，粗粒级返回球磨机磨矿，溢流进入旋流器二次分级，旋流器底流进入球磨机再磨，旋流器溢流得到－325目75％碱浸矿浆；矿浆经过4000gs弱磁选选出高磁性的铁矿物，弱磁选后矿浆经过12000gs强磁选得到强磁精矿和矿浆a；强磁粗精矿输送到搅拌槽内，加入水进行调浆，配制成矿浆浓度10%的矿浆，调浆好的矿浆进入细泥摇床中进行重选，得到钽铌精矿、摇床中矿和尾矿；将矿浆a和摇床中矿和尾矿合并，浓缩过滤后，得碱浸液和碱浸渣。

将碱浸液用硫酸调ph至7，搅拌10min,浓缩过滤得到硅胶a和滤液a；碱浸渣加水调浆成30%的矿浆浓度，再用98%的硫酸调至ph为1～2，搅拌浸出20min后过滤，得滤液b和滤渣；向滤液b中添加氢氧化钠至ph为3.5，搅拌10min，过滤得硅胶b和滤液c；滤渣返回预处理进行焙烧；

将硅胶b加入水配成30%的硅胶矿浆，向硅胶矿浆中加入氢氧化钠调ph至10，控制温度80℃，搅拌反应30min，过滤得滤液d和铁废渣；用硫酸将滤液d的ph调至7，搅拌10min,浓缩过滤得纯化硅胶和滤液e，滤液e返回水淬作业；向滤液c中加入氢氧化钠调ph至9，过滤得到氢氧化铝和滤液f；滤液f返回水淬作业；

将滤液a中加入小于100目的氢氧化钙，搅拌30min，过滤得硫酸钙和滤液j，将滤液j蒸馏，蒸馏至氢氧化锂浓度为7g/100cm3，将蒸馏液打入碳化塔通入二氧化碳进行碳化，过滤得碳酸锂和滤液h，将滤液h蒸干，得混合碱；所得碱返回至碱化焙烧预处理中；

向硫酸钙中加入水配成40%的硫酸钙矿浆，加入硫酸调ph为3，搅拌反应30min，过滤得纯化硫酸钙。

产品的多元素化验分析

由上述技术指标可以看出，碳酸锂符合国家gb/t11075-2003的一级品位标准；氢氧化铝符合国家gb/t4294—2010二级品位标准；白炭黑符合厂家要求；钽铌矿符合一级品3类产品。

从实例1－实例3，可以明显看出在820度左右温度碱化焙烧效果最好，可以明显破坏锂辉石内部晶格，在碱浸过程中可以充分溶解各有用成分，使锂辉石精矿中的有价元素得到充分回收；在实例1碱化焙烧温度过低，锂辉石内部晶格破坏程度小，酸浸渣渣量过大；在实例3碱化焙烧温度过高，产生的硅酸盐熔化物又重新包裹，酸浸不彻底，导致酸浸渣渣量大，加之高温时容易产生结瘤，故碱化焙烧温度在820度左右较佳。对比例1中，由于在1120度不加碱直接焙烧将α锂辉石转变为β晶型锂辉石，没有经过酸化焙烧，β晶型锂辉石晶格破坏不彻底，在碱浸过程中，约有70.84%的锂辉石没有溶解；在对比例2中在820度温度下，不加碱直接焙烧，没有将α锂辉石转变为β晶型锂辉石，碱浸和酸浸都无法溶解锂辉石熟料，导致88.07%锂辉石精矿没有溶解，也可以看出升温对锂辉石的分解有益处，但不是决定性因素；而从实例2中仅有3.74%的锂辉石没有溶解，再次说明在820度锂辉石与可溶性碱混合碱化焙烧，碱对锂辉石内部晶格破坏彻底，从而使得锂辉石精矿中有价元素回收提供了基础。需要说明的是实例1-3中焙烧原料为锂辉石与可溶性碱按重量（1:1）配比后，在相应温度焙烧后的产物；对比例1-2中焙烧原料为锂辉石在相应温度焙烧后的产物。

从实践效果来看，在引入可溶碱对锂辉石进行高温碱熔，可以较彻底破坏锂辉石的矿物晶格，使锂辉石在碱性及酸性条件下充分可溶；同时降低焙烧温度，废除了酸化焙烧的作业，极大降低了能源消耗，并对环境友好。通过碱溶和酸溶可以使锂辉石内的有价元素充分溶解，通过控制ph值使各元素依据自身的化学性质不同，分别析出各自沉淀形成产品并综合回收了锂精矿中的钽铌矿，避免了锂辉石硫酸法回收中产生的大量中和渣和沉淀渣。其中的形成的碱可以在内部循环使用，极大降低了生产成本。该生产工艺不但对锂辉石和锂云母提取锂工艺适合，也实用于浮选尾矿提取有价元素。