专利名称：锂辉石精矿氟化学提锂工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿石提锂技术领域，更具体为一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺。
背景技术：
锂和锂盐已经由传统的应用领域如玻璃陶瓷、电解铝、润滑脂、制冷等扩展到铝锂合金、锂电池、核聚变等高新技术领域，特别是新能源对于高效蓄电池可能存在的爆发式需求增长，对锂盐工业的技术进步提出了紧迫的挑战，研究新的锂矿物提锂技术对世界新能源的发展具有十分重要的意义。目前提锂的主要原料是盐湖卤水和固体锂矿物，中国锂云母和锂辉石的储量丰富。从锂矿物中提锂的方法主要有硫酸盐法、氯化物法、石灰石法、硫酸法以及气-固反应法。这些方法都是将锂矿物进行高温煅烧，然后用不同的方法处理煅烧渣进一步制取锂盐， 存在着生产成本高，能耗大，锂提取率低，废渣量大。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提出了一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，利用氟化学特有的破坏硅酸盐矿物晶体结构的性质，采用α锂辉石不经过晶型转换直接提锂，在相对较低反应温度温下就可以破坏锂辉石致密的层状晶体结构，达到高效提锂的目的，大大降低了生产过程中的能耗，在生产锂盐的同时亦可综合利用α锂辉石矿物的各种有价值成分。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下 一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，通过以下步骤实现
1)将原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1:0. 1-2 0. 5-5的重量配比均勻混合；
2)将上述混合均勻后的原料送入反应器中完成反应，反应过程中产生的气体及时抽
出；
3)反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，除去溶液中的钾、 钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质；
4)杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品， 根据需要可制取精制锂盐。所述步骤1)中的原料预热并混合均勻后再送入反应器中完成反应。所述原料的预热温度为50-150°C，预热时间为0. 1-2小时。步骤2)中原料进入反应器后，在温度为150_350°C下反应0. 5-4小时。所述添加剂为含氟的矿物、盐或酸的一种或多种。原料中α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量彡5.0%，添加剂中F的重量含量彡10%，硫酸中H2SO4的重量含量彡50%。步骤3)中采用成矾结晶除杂以及调节PH除杂，除去钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质。
调节PH除杂过程中调节的PH范围为5. 0-11. 0。反应过程中产生的气体抽出后，通过降温除尘后用水或碱溶液吸收。本发明所提供的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其有益效果在于
1、工艺路线不需要高温煅烧，α锂辉石不经过晶型转换直接提锂，利用氟化学腐蚀硅氧化物的特性，采用添加剂与硫酸一起在较低反应温度下即可破坏锂矿物晶体结构，大大节约了生产能耗；
2、反应物料中的氟以氟化硅、氟化氢气体的形式与反应渣分离，并被吸收获得氟硅酸或氟硅酸盐用来生产氟化盐产品，反应渣被水浸出后获得含锂的硫酸盐溶液，滤渣主要为硫酸钙，可作为人造石膏加以利用；
3、获得的含锂的硫酸盐溶液在沉淀钾、钠、铝、铁、镁、钙等杂质后，进一步浓缩、沉淀、 分离获得锂盐，具有锂提取率高，并可综合利用矿物中各种有价值成份实现联产，综合效益好，生产成本低、生产能耗小等优点。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细描述
本发明提供的一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，通过以下步骤实现 1)称取α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸三种原料，添加剂可采用含氟的矿物、盐或酸的一种或多种，F的重量含量彡10%, α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量彡5. 0%，硫酸中H2SO4 的重量含量> 50%。将上述原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1 :0. 1-2 0. 5-5的重量配比混合并搅拌均勻。2)将上述混合均勻后的原料送入反应器中完成反应，也可以先将上述原料送入混料器中预热并搅拌均勻，再送入反应器中完成反应，有助于提高反应速率。混料器中原料的预热温度为50-150°C，预热时间为0. 1-2小时。原料进入反应器后，在温度为150-350°C下反应0.5-4小时。反应过程中产生的气体主要为四氟化硅、水蒸气、氟化氢，及时抽出并通过降温除尘后用水或碱溶液吸收，获得氟硅酸或氟硅酸盐用来生产氟化盐产品。3)反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，采用成矾结晶除杂以及调节PH除杂，调节pH范围在5. 0-11. 0，除去溶液中的钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质，滤渣主要为硫酸钙，可作为人造石膏加以利用。4)杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品，根据需要可制取精制锂盐。实施例1
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 0. 1 0.5, α锂辉石精矿粉中Li2O 的重量含量为5. 5%，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为10%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为50°C，预热时间为0.1小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为350°C下反应2小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质， 调节该溶液的PH为6. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为80%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制
Τττ . ο
4
实施例2
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 2 5, α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为5. 5%，所述添加剂为重量浓度70%的氟化钙，F的重量含量为15%，硫酸的重量浓度为60%。混料器中的预热温度为150°C，预热时间为1小时。混合物料进入反应器中， 在反应温度为200°C下反应4小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的PH为5. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂
Τττ . ο实施例3:
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 1 3, α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为6. 0%，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为15%，硫酸的重量浓度为，70%。混料器中的预热温度为100°C，预热时间为1小时。混合物料进入反应器中， 在反应温度为250°C下反应2小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的PH为5. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂
Τττ . ο实施例4
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 1 4, α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量为5. 5%，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸和重量浓度70%的氟化钙，F的重量含量为10%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为120°C，预热时间为0. 5小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为150°C下反应4小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的PH为10. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品， 根据用途需要，制取相应的精制锂盐。实施例5
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 0.5 3, α锂辉石精矿粉中Li2O 的重量含量为5. 5%，所述添加剂为含氟矿物、盐和酸的混合物，F的重量含量为12%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为100°C，预热时间为1小时。混合物料进入反应器中，在反应温度为350°C下反应0.5小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液， 加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的PH为11. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为80%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂盐。实施例6
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 0. 1 0.5, α锂辉石精矿粉中Li2O 的含量为5. 0%，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为，20%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为100°C，预热时间为2小时。混合物料进入反应器中， 在反应温度为300°C下反应1小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的PH为5. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为85%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂
Τττ . ο 实施例7
原料重量比为α锂辉石精矿粉添加剂硫酸=1 0. 1 0.5, α锂辉石精矿粉中Li2O 的含量为5. 5%，所述添加剂为重量浓度30%的氢氟酸，F的重量含量为25%，硫酸的重量浓度为50%。混料器中的预热温度为150°C，预热时间为0.5小时。混合物料进入反应器中， 在反应温度为300°C下反应3小时。反应渣用水浸取后，液固分离得到硫酸盐溶液，加入含有硫酸钠的沉锂母液，浓缩后冷却到_5°C除去溶液中大部分的铝、镁、钙、铁等离子杂质，调节该溶液的PH为6. 0，以除去铝、镁、钙、铁等离子杂质；将杂质滤去后，溶液进行浓缩，沉淀锂离子后过滤，得含碳酸锂重量比为90%的粗锂盐产品，根据用途需要，制取相应的精制锂
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权利要求
1.一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，通过以下步骤实现1)将原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按1:0. 1-2 0. 5-5的重量配比均勻混合；2)将上述混合均勻后的原料送入反应器中完成反应，反应过程中产生的气体及时抽出；3)反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，除去溶液中的钾、 钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质；4)杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品， 根据需要可制取精制锂盐。
2.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，所述步骤1)中的原料预热并混合均勻后再送入反应器中完成反应。
3.根据权利要求2所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，所述原料的预热温度为50-150°C，预热时间为0. 1-2小时。
4.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，步骤2)中原料进入反应器后，在温度为150-350°C下反应0. 5-4小时。
5.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，所述添加剂为含氟的矿物、盐或酸的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，原料中α锂辉石精矿粉中Li2O的重量含量> 5. 0%，添加剂中F的重量含量> 10%，硫酸中的重量含量 ^ 50%ο
7.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，步骤3)中采用成矾结晶除杂以及调节pH除杂，除去钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质。
8.根据权利要求7所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，调节PH除杂过程中调节的PH范围为5. 0-11.0。
9.根据权利要求1所述的锂辉石精矿氟化学提锂工艺，其特征在于，反应过程中产生的气体抽出后，通过降温除尘后用水或碱溶液吸收。
全文摘要
本发明提供了一种锂辉石精矿氟化学提锂工艺，该工艺步骤包括1)将原料α锂辉石精矿粉、添加剂、硫酸按10.1-20.5-5的重量配比均匀混合；2)将上述混合均匀后的原料送入反应器中完成反应，反应过程中产生的气体及时抽出；3)反应器中存留的反应渣用水浸取，经过液固分离得到硫酸盐溶液，除去溶液中的钾、钠、铝、镁、钙、铁等离子杂质；4)杂质滤除后，剩余溶液进行浓缩，得到含有锂离子的沉淀物，过滤制得粗锂盐产品，根据需要可制取精制锂盐。本发明所述的工艺，α锂辉石不需要晶型转换直接提锂，反应温度低，生产能耗小，锂提取率高，在生产锂盐的同时亦可综合利用锂辉石矿物的各种有价值成分。
文档编号C22B26/12GK102417995SQ20111035893
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者刘绪凯, 安超, 旷戈, 李勇, 李吉山, 王明悦, 陈衍民 申请人:山东瑞福锂业有限公司