一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，具体包括酸解浸提、真空除氟、分离1、冷却分离、除铁除铝、中和、脱色浓缩、沉锂和氯化步骤。本发明利用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂及其副产品，是采用化工浸提热力学方法和技术，对不同化合物理化性质的差异、选择不同的分离方法。在制备氯化锂的同时，还可得到铷、铯、钾、铝、氟、钙、硅等化合物。大幅度降低了利用锂云母制备氯化锂的生产成本，提高资源利用率，较现有的石灰烧结法，高温焙烧法具有节能环保、条件温和，操作稳定、废水可回收，废渣可利用、生产成本低的效果。
【专利说明】一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学、物理、材料等学科的基础理论知识与应用【技术领域】，涉及一种利 用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂的新方法。
【背景技术】
[0002] 江西宜春钽铌矿是亚洲规模最大的钽铌采选企业和钽铌锂原料生产基地。其含有 丰富的稀有金属材料：如钽、铌、锂、铷、铯、铍、钾、钠等。锂云母是钽铌尾矿浮选所得到的副 产品，年产量可达到20万吨以上。其精矿含Li 204. 4% ,Rb2O 1.3%，Cs2O 0.243%，是提锂、 铷、铯的重要工业原料。
[0003] 锂及其盐类是锂电新能源的基础材料，被科学家誉为"工业味精，能源之星"，是生 产锂离子电池的最好材料，是发展新能源、新材料的重要金属。近年来锂离子二次电池以年 均20%的发展速度增长。美国最近开发成功的新型聚合物锂离子电池具有体积小、安全可 靠的特点，其价格仅为现锂离子电池的1/5,将用于电动汽车。
[0004] 本发明利用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂及其副产品的新方法工艺中，对不同 化合物理化性质的差异，选择不同的分离方法，在制备氯化锂的同时，还可得到硫酸铝铷、 硫酸铝铯、硫酸铝钾、氟化钙和硫酸钙及硅砂等化合物，大幅度降低了生产成本，提高了锂 云母综合开发利用率。
【发明内容】
[0005] 本发明的技术方案是这样来实现的，在利用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂及其 副产品的新方法工艺中，其特征是采用化工浸提热力学方法与应用技术，对不同化合物理 化性质的差异，选择不同的分离方法，在制备氯化锂的同时，还可得到副产品铷、铯、铝、钾、 氟、钙、硅等化合物。
[0006] 本发明的一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，其特征在于，具体步骤 如下：
[0007] 酸解浸提一真空除氟一分离1 -分离2 -分离3 -除铁除铝一中和一脱色浓缩一 沉锂一氯化。
[0008] 酸解浸提：本发明采用化工浸提热力学方法和技术，其特征是将锂云母粉碎至 60?100目后与浓度为25wt%?60wt%的硫酸溶液按质量比1:2. 5?6的比例投入反应 装置。
[0009] 真空除氟：在温度为60°C?220°C、压力为0· 5X105Pa?L 5X105Pa条件下浸提 除氟反应6-8小时；分离氢氟酸冷凝液，得到含Li+的硫酸盐混合液。
[0010] 分离1 :将上述含Li+的硫酸盐混合液趁热过滤分离，回收滤液，为母液1。滤渣用 水充分洗涤，得硅砂。并将洗液收集用于下批酸解配酸套用，具有节能、减排、环保的效果。 采用这项措施，对年产1千吨氯化锂或碳酸锂的小型企业，每年可节约硫酸2500吨；节约用 水14000吨。
[0011] 分离2 :是将母液1在搅拌下缓慢降温至60°C?0°C，冷却结晶析出铷铯矾化合 物。过滤分离，回收滤渣，滤液为母液2。
[0012] 分离3 :是将母液2在搅拌下降温至40°C?-5°c，冷却结晶生成钾铝矾化合物。过 滤分离得固体明矾。回收滤液为母液3。
[0013] 除铁除铝：是在搅拌下，将母液3的PH值调节至2. 81?8. 35,再加入少量的过氧 化氢，把Fe2+氧化成Fe 3+，使其转化为氢氧化物沉淀。过滤分离，去除滤渣，回收滤液为母液 4〇
[0014] 中和：在母液4中加入氢氧化妈控制溶液中的PH值为3?7. 5,反应完毕，得中和 反应的混悬液。过滤分离，用水洗涤滤渣，得石膏。将滤液和洗液回收合并为母液5。
[0015] 脱色浓缩：是将母液5在搅拌下加热至70°C?90°C左右，加入少量活性炭，吸附溶 液中的色素和杂质，尤其是要吸附酸浸提过程中析出的微量胶状二氧化硅（SiO 2 · ηΗ20)，因 胶状二氧化硅的存在给操作上会带来麻烦。脱色完毕，减压浓缩至终点时，控制溶液中Li + 的浓度在20g?40g/L。过滤除去杂质，滤液为母液6。
[0016] 沉锂：将母液6在搅拌下加热至90°C?100°C于2个大气压通入二氧化碳沉锂反 应60?100分钟，生成白色沉淀。反应完毕，过滤或离心分离，再用热水洗涤后，在110°C条 件下烘干即得碳酸锂。
[0017] 氯化锂制备：称取碳酸锂25克溶于适量的20%?60%的盐酸中，在搅拌下加热至 25°C?60°C反应1小时，生成氯化锂。反应完毕，将此溶液在60°C?90°C条件下浓缩，待浓 缩液表面鼓起大汽泡时，及时出料。经冷却、结晶、过滤、干燥，即得氯化锂产品。
[0018] 本发明利用宜春钽铌矿锂云母制备氯化锂的方法中：所述热水为90°C以上的蒸 馏水；所述水为25°C的水或自来水，浓度为质量浓度。
[0019] 本发明所述向母液4中加入氢氧化钙，是中和溶液中过量的酸，去除金属离子杂 质。
[0020] 本发明所述在母液5中加入活性炭，是吸附除去溶液中的色素和杂质，尤其是吸 附酸解浸提析出的胶状二氧化硅（Si02 · ηΗ20)。
[0021] 本发明所述化工热力学包括热力学第一定律和第二定律，应用化工浸提热力学方 法和技术，可以指导改进工艺参数：如指引温度、压力宜高还是宜低，物料配比宜多还是宜 少，反应或分离是否可能。
[0022] 因为不同的矿物产地的锂化合物其形成过程不同，特别是组成矿物的各种元素的 数量比和晶胞结构特征不同，对其中锂化合物的提取工艺的差异也很大。本发明的目的是 要提供涉及一种适合从宜春钽铌锂矿提锂及其副产品的新方法，其特征是采用化工浸提热 力学方法与应用技术，计算在给定温度下反应标准自由能变化A fG1^及平衡常Ke，分析 浸出剂对物料浸出反应在热力学上的可能性，反应进行的限度及反应进行所需的热力学条 件，举例说明：
[0023] 求算反应：
[0024] Li2O ⑶ +H2SO4 ⑴=Li2SO4 ⑴ +H2O (I)在 298K 的反应平常数 K0。
[0025] 对任何反应：AfGm3可按下式计算：
[0026]
【权利要求】
1. 一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，其特征在于，具体步骤如下： 步骤1 :酸解浸提，采用化工浸提热力学方法，将锂云母粉碎至60?100目后与浓度为 25wt%?60wt%的硫酸溶液按质量比1 :2. 5?6的比例投入反应装置中； 步骤2 :真空除氟，在温度为60°C?220°C、压力为0. 5X105Pa?1. 5X105Pa的条件下 浸提除氟反应6-8小时；分离氢氟酸冷凝液，得到含Li+的硫酸盐混合液； 步骤3 :分离，将上述含Li+的硫酸盐混合液趁热过滤分离，回收滤液，为母液1 ;得到的 滤渣用水充分洗涤，得硅砂； 步骤4 :冷却分离，将母液1在搅拌下缓慢降温，冷却结晶分别析出铷铯矾化合物和钾 铝矾化合物；过滤分离，回收滤渣，滤液为母液2 ; 步骤5 :除铁除铝，在搅拌条件下，将母液2的pH值调节至2. 81?8. 35,再加入少量的 氧化剂过氧化氢，把Fe2+氧化成Fe 3+，使其转化为氢氧化物沉淀；过滤分离，去除滤渣，回收 滤液为母液3 ; 步骤6 :中和，在母液3中加入氢氧化妈控制溶液中的pH值为3?7. 5,反应完毕后得 到中和反应的混悬液；过滤分离，用水洗涤滤渣，得石膏；将滤液和洗液回收合并为母液4 ; 步骤7 :脱色浓缩，是将母液4在搅拌下加热至70°C?90°C，加入少量活性炭，吸附溶 液中的色素和杂质；脱色完毕，减压浓缩至终点时，控制溶液中Li+的浓度在20g?40g/L ; 过滤除去杂质，滤液为母液5 ; 步骤8 :沉锂，将母液5中的Li+沉淀得到碳酸锂； 步骤9 :氯化锂制备，用酸性溶液与碳酸锂反应得到氯化锂。
2. 根据权利要求1所述的一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，其特征在 于，所述的冷却分离分为以下两个步骤： 步骤4. 1，将母液1在搅拌下缓慢降温至60°C?0°C，冷却结晶析出铷铯矾化合物；过 滤分离回收滤渣和滤液； 步骤4. 2,将滤液在搅拌下降温至40°C?_5°C，冷却结晶生成钾铝矾化合物；过滤分离 得固体明矾，回收滤液为母液2。
3. 根据权利要求1或2所述的一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，其特征 在于，所述的沉锂的具体方法如下： 将母液5在搅拌条件下加热至90°C?KKTC，于2个大气压通入二氧化碳沉锂反应 60?100分钟，生成白色沉淀；反应完毕，过滤或离心分离沉淀物，再用热水洗涤后，在 110°C条件下烘干即得到碳酸锂。
4. 根据权利要求1或2所述的一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，其特征 在于，所述的氯化锂制备的具体方法如下： 称取碳酸锂25克溶于适量的20wt%?60wt%的盐酸中，在搅拌下加热至25°C?60°C 反应1小时，生成氯化锂；反应完毕，将此溶液在60°C?90°C条件下浓缩，待浓缩液表面鼓 起大汽泡时，及时出料；经冷却、结晶、过滤和干燥，即得氯化锂产品。
【文档编号】C01D15/04GK104495880SQ201410834147
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】席文峰, 席春华, 席文龙, 席文芳 申请人:宜春市科远化工有限公司