一种锂辉石精矿悬浮焙烧的方法、一种锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法

一种锂辉石精矿悬浮焙烧的方法、一种锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法
1.本技术是申请日为2020年03月16日、申请号为202010180322.4、发明名称为《一种锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法》的分案申请。
技术领域
2.本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种锂辉石精矿悬浮焙烧的方法、一种锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法。


背景技术：

3.随着近年来新型能源汽车和电子产品的发展，对锂的需求量越来越大。锂辉石作为重要的锂资源之一，如何从锂辉石中高效提锂受到了广泛的关注；目前锂辉石的提锂方法包括石灰法、硫酸法、压煮法和氯化物法等，这些方法能耗高，锂浸出率低，设备损耗大，因此，针对锂辉石矿物开发一种高效、低耗的锂辉石提锂方法，对锂资源供应不足具有重要的战略意义。
4.专利cn201410217808.5涉及一种锂辉石精矿硫酸法生产碳酸锂工艺，提出利用回转窑煅烧制备锂辉石酸熟料，并通过重钙液对酸熟料进行浸出；该方案能实现锂精矿提锂，但采用回转窑作为煅烧设备，其处理能力低、蒸汽消耗量大、能耗高，同时由于锂辉石焙烧需要较高温度，还存在熔融结圈问题。
5.专利cn201410038273.5涉及一种锂辉石制取碳酸锂的工艺，提出利用初步焙烧和酸化焙烧得到酸化熟料，酸化熟料在氢化反应釜内与二氧化碳反应，通过树脂吸附等除杂后，制备碳酸锂；该方案能实现锂辉石提锂，但碳化液除杂复杂，需要选择性树脂离子交换装置，存在成本高，效率低等问题。


技术实现要素：

6.针对现有锂辉石提锂技术存在的上述问题，本发明提供了一种锂辉石精矿悬浮焙烧的方法、一种锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法，本发明通过悬浮焙烧改变锂辉石晶型，然后进行酸化焙烧，再经水浸和沉淀杂质，最后用碳酸盐沉淀锂，充分回收锂的同时，获得高纯度碳酸锂。
7.为了解决上述问题，本发明提供了一种锂辉石精矿悬浮焙烧的方法：
8.本发明提供了一种锂辉石精矿悬浮焙烧的方法，按以下步骤进行：
9.将锂辉石精矿磨细至粒径-0.074mm的部分占总质量的50～60％，得到矿粉；
10.所述的锂辉石精矿按质量百分比含li2o 5.5～6.5％，al2o320～24％，sio
2 66～71％；
11.采用悬浮焙烧装置，通过空气压缩机从悬浮焙烧炉底部通入氮气和空气的混合气体，所述混合气体从悬浮焙烧炉顶部排出；通过加热装置控制悬浮焙烧炉内的温度在1000～1100℃；
12.将所述矿粉通过螺旋给料器输送到所述悬浮焙烧炉内，所述矿粉受气流作用处于悬浮状态，并被加热至1000～1100℃，矿粉中的α-锂辉石发生晶型转化成为结构疏松的β-锂辉石，生成的焙烧物料从悬浮焙烧炉中排出；所述矿粉在悬浮焙烧炉内的停留时间20～40min。
13.优选地，将所述矿粉通过螺旋给料器输送到所述悬浮焙烧炉前，先进入预热炉，通过燃气加热的方式预热至750～800℃。
14.本发明还提供了一种锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法，按以下步骤进行：
15.将权利要求1或2所述方法制备得到的焙烧物料磨细至粒径-0.074mm，制成焙烧粉料；将所述焙烧粉料与硫酸溶液混合，加热至190～220℃进行酸化焙烧，时间为20～30min，得到酸化物料；所述步骤(4)中，硫酸溶液的质量浓度为98％；
16.所述硫酸溶液的用量按h2so4与焙烧粉料中的li元素完全反应生成li2so4为准；所述完全反应所依据的反应式为：β-li2o
·
al2o3·
4sio2+h2so4＝li2so4+h2o
·
al2o3·
4sio2；
17.将所述酸化物料与水混合，然后在搅拌条件下进行水浸，得到水浸物料；所述水浸的温度20～30℃，时间30～40min；所述水与酸化物料的质量比为3～4；
18.将所述水浸物料进行过滤分离，得到滤液和滤渣；
19.向所得滤液中加入naoh调节ph值为7～8，然后过滤，获得二次滤液和二次滤渣；向所述二次滤液中加入naoh调节ph值≥13，然后过滤获得三次滤液和三次滤渣；
20.向所述三次滤液中加入饱和碳酸钠溶液，使na2co3与锂离子反应生成li2co3沉淀，所得反应体系进行过滤，过滤所得固相用热水洗涤去除硫酸钠，再经烘干去除水分，制成碳酸锂；
21.所述热水的温度为90～100℃；所述碳酸锂的纯度≥99.2％。
22.优选地，所述naoh以固体naoh的形式加入，或以质量浓度10～30％的naoh溶液的形式加入，两次调节ph值时发生的主要反应为：
23.fe
3+
+3oh-＝fe(oh)3↓
、al
3+
+3oh-＝al(oh)3↓
、mg
2+
+2oh-＝mg(oh)2↓
、fe
2+
+2oh-＝fe(oh)2↓
、ca
2+
+2oh-＝ca(oh)2↓
和4fe(oh)2+o2+2h2o＝4fe(oh)3↓
。
24.本发明采用悬浮焙烧技术对锂辉石进行焙烧，相比常规的焙烧手段(如回转窑)，能精准控制温度，产热传质效率高，能快速、高效、完全地将锂辉石由α-相转变为β-相；由于晶型转换采用了悬浮焙烧技术，转化率高，因此酸化焙烧时硫酸不需过量，减少反应时间，减少设备腐蚀；相比其他离子交换树脂除杂、重钙除杂，本发明利用分步添加naoh法进行除杂，方法简单，除杂效率高，可有效防止两性氢氧化物在过碱条件下二次溶解，有效控制净化液中的杂质离子，提高产品纯度。
25.本发明工艺流程简单，设备处理量大，能耗低，浸出率高，产品纯度高，各步骤易于控制，节能环保。
附图说明
26.图1为为本发明实施例中的锂辉石精矿悬浮焙烧提锂的方法流程示意图。
具体实施方式
27.本发明实施例中采用的锂辉石精矿按质量百分比含li2o 5.5～6.5％，al2o320～
24％，sio266～71％。
28.本发明实施例中磨细是采用球磨机。
29.本发明实施例中进行水浸时锂的浸出率≥99％。
30.本发明实施例中锂的回收率≥98％。
31.本发明实施例中硫酸溶液的质量浓度98％。
32.本发明实施例中加入naoh是以固体naoh的形式加入，或者质量浓度10～30％的naoh溶液的形式加入。
33.本发明实施例中的碳酸钠溶液为饱和碳酸钠溶液。
34.本发明实施例中的混合气体有氮气和空气混合组成，其中氮气的体积百分比为30～50％。
35.本发明实施例中混合气体的通入量按矿粉流量为10kg/h时，氮气的通入流量为4～5m3/h。
36.本发明实施例中的锂辉石精矿是锂辉石经浮选后的浮选精矿。
37.本发明实施例中的加热装置为电加热装置。
38.本发明实施例中矿粉进入悬浮焙烧炉前，先进入预热炉，通过燃气加热的方式预热至750～800℃。
39.本发明实施例中矿粉连续进入悬浮焙烧炉内，反应结束后从悬浮焙烧炉中部连续排出进入冷却器。
40.实施例1
41.采用的锂辉石精矿按质量百分比含li2o 6.09％，al2o320.30％，sio
2 70.80％；
42.流程如图所示；
43.将锂辉石精矿(锂精矿)磨细至粒径-0.074mm的部分占总质量的60％，制成矿粉；
44.采用悬浮焙烧装置，通过空气压缩机从底部通入氮气和空气的混合气体，混合气体从悬浮焙烧炉顶部排出；通过加热装置控制悬浮焙烧炉内的温度在1050℃；
45.将矿粉通过螺旋给料器输送到悬浮焙烧炉内，矿粉受气流作用处于悬浮状态，并被加热至1050℃，矿粉中的α-锂辉石发生晶型转化成为结构疏松的β-锂辉石，生成的焙烧物料从悬浮焙烧炉中排出；矿粉在悬浮焙烧炉内的停留时间30min；
46.将焙烧物料磨细至粒径-0.074mm，制成焙烧粉料；将焙烧粉料与硫酸溶液混合，然后加热至190℃进行酸化焙烧，时间30min，制成酸化物料；其中硫酸溶液的用量按h2so4与焙烧粉料中的li元素完全反应生成li2so4为准；
47.将酸化物料与水混合，然后在搅拌条件下进行水浸，获得水浸物料；其中水与酸化物料的质量比为3；水浸的温度20℃，时间40min；锂的浸出率99.04％；
48.将水浸物料过滤分离出滤液和滤渣；
49.向滤液中加入naoh调节ph值＝7～8，生成絮状沉淀，然后过滤获得二次滤液和二次滤渣；向二次滤液中加入naoh调节ph值≥13，生成絮状沉淀，然后过滤获得三次滤液和三次滤渣；
50.向三次滤液(净化液)中加入碳酸钠溶液，使na2co3与锂离子反应生成li2co3沉淀；
51.将带有沉淀的物料过滤，过滤后的固相用90～100℃的热水洗涤去除硫酸钠，再经烘干去除水分，制成高纯度碳酸锂，纯度99.30％。
52.实施例2
53.采用的锂辉石精矿按质量百分比含li2o 5.85％，al2o323.72％，sio
2 66.98％。
54.方法同实施例1，不同点在于
55.(1)将锂辉石精矿磨细至粒径-0.074mm的部分占总质量的55％；
56.(2)通过加热装置控制悬浮焙烧炉内的温度在1100℃；
57.(3)矿粉受被加热至1100℃，在悬浮焙烧炉内的停留时间20min；
58.(4)酸化焙烧温度200℃，时间25min；
59.(5)水浸时水与酸化物料的质量比为4，温度30℃，时间30min；锂的浸出率99.33％；
60.(6)高纯度碳酸锂的纯度99.23％。
61.实施例3
62.采用的锂辉石精矿按质量百分比含li2o 5.92％，al2o322.16％，sio269.84％。
63.方法同实施例1，不同点在于：
64.(1)将锂辉石精矿磨细至粒径-0.074mm的部分占总质量的50％；
65.(2)通过加热装置控制悬浮焙烧炉内的温度在1000℃；
66.(3)矿粉受被加热至1000℃，在悬浮焙烧炉内的停留时间40min；
67.(4)酸化焙烧温度220℃，时间20min；
68.(5)水浸时水与酸化物料的质量比为3.5，温度25℃，时间35min；
69.(6)高纯度碳酸锂的纯度99.31％。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。