一种锂矿石制备碳酸锂的方法与流程

本发明涉及金属冶炼，具体涉及一种锂矿石制备碳酸锂的方法。

背景技术：

1、锂由于其独特而优异的物理化学性质，占据重要的战略地位，被誉为“白色石油”、“推动世界进步的元素”等。锂不仅在诸如润滑油脂、陶瓷、医药等传统的工业领域有非常广泛的应用，也在锂电池、核能等新兴领域的发展中扮演着重要角色。我国拥有得天独厚的锂资源，不仅拥有价值较高的盐湖资源，而且拥有储量丰富、品位较高的锂矿石。虽然由于盐湖提锂技术的突破，盐湖或将成为全球锂资源供应主体，但是我国盐湖锂资源存在开采受限，投资周期较长的问题。我国的矿石型锂资源主要是分布在四川的锂辉石以及分布在江西宜春的锂云母，二者开采难度较低。因此，开发从锂矿石中高效获取锂产品的技术具有十分重要的现实意义。

2、目前从锂矿石资源中提取锂的主要方法有硫酸法，具体为，将锂精矿和浓硫酸在250℃左右的温度下焙烧，水浸后得到硫酸锂溶液，经过净化除杂浓缩后加入碳酸钠沉锂得到碳酸锂产品。该方法锂浸出率和回收率较高，但是过程中产生大量酸雾，对设备的耐腐蚀性要求较高，同时浸出液中含铝量较高，需要外加碱液沉铝，不环保、制备成本高。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂矿石制备碳酸锂的方法，旨在解决现有技术中通过浓硫酸提取锂矿石中的锂，产生的副产物将会腐蚀设备，不环保的技术问题。

2、本发明的一方面在于提供一种锂矿石制备碳酸锂的方法，所述方法包括：

3、将锂矿石与硫酸盐以及助剂按照预设比例混合均匀，球磨并筛分至预设目数，得到混合物料，将混合物料在750-900℃下焙烧得到熟料，其中，所述助剂为硫酸钙；

4、将所述熟料浸入预设浓度的浸出剂中，以预设液固比、预设温度浸出预设时间，过滤得到浸出液和浸出渣，其中，所述浸出剂为稀硫酸溶液；

5、提供双极膜电解装置，所述双极膜电解装置包括电解室，所述电解室内设有相对设置的阴极室和阳极室，以及设于所述阴极室和所述阳极室之间的中间室，向所述阴极室通入第一导电溶液，向所述阳极室通入第二导电溶液，向所述中间室通入所述浸出液，通直流电进行电解后，在所述阴极室中得到混合液，其中，所述第一导电溶液为氢氧化钠溶液，所述第二导电溶液为硫酸溶液；

6、向所述混合液中通入二氧化碳，固液分离，得到碳酸锂。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的一种锂矿石制备碳酸锂的方法，将锂矿石与硫酸盐以及助剂按照预设比例混合均匀，球磨并筛分至预设目数，得到混合物料，将混合物料在750-900℃下焙烧得到熟料，其中，助剂为硫酸钙；将熟料浸入预设浓度的浸出剂中，以预设液固比、预设温度浸出预设时间，过滤得到浸出液和浸出渣，通过使用稀硫酸溶液进行浸出，对设备防腐要求低，对环境友好，提高了锂的浸出率的同时不让铝铁锰等杂质元素大量溶出，进而提高了锂的提取率；提供双极膜电解装置，双极膜电解装置包括电解室，电解室内设有相对设置的阴极室和阳极室，以及设于阴极室和阳极室之间的中间室，向阴极室通入第一导电溶液，向阳极室通入第二导电溶液，向中间室通入浸出液，通直流电进行电解后，在阴极室中得到混合液，其中，第一导电溶液为氢氧化钠溶液，第二导电溶液为硫酸溶液，采用双极膜电解装置能简单有效地达到阴阳离子分离，从而将锂从阴极室提取出来，进一步提高锂的提取率；向混合液中通入二氧化碳，固液分离，得到碳酸锂，二氧化碳会与锂形成碳酸锂沉淀，以从混合液中提取出锂，避免了生成锂钠钾或锂钾的硫酸盐复盐，提高了锂回收率和锂产品纯度，该制备方法简单有效，各步骤相互配合、协同性高，副产物可循环利用，绿色环保，从而解决了现有技术中通过浓硫酸提取锂矿石中的锂，产生的副产物将会腐蚀设备，不环保的技术问题。

8、根据上述技术方案的一方面，所述硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾中一种或两种组合，所述预设比例为1:(0.4-0.5):(0.05-0.1)。

9、根据上述技术方案的一方面，所述预设目数为100-200目。

10、根据上述技术方案的一方面，所述浸出剂的浓度为0.05-0.2mol/l，所述预设液固比为(1-5)：1，所述预设温度为20-60℃，所述预设时间为20-60min。

11、根据上述技术方案的一方面，所述第一导电溶液的浓度为0.01mol/l，所述第二导电溶液的浓度为0.01mol/l。

12、根据上述技术方案的一方面，所述电解的电流密度为300a/m2，所述阴极室与所述中间室之间通过阳离子膜隔开，所述阳极室与所述中间室之间通过阴离子膜隔开，所述阴极室的阴极材料和所述阳极室的阳极材料均为钌铱涂层钛电极。

13、根据上述技术方案的一方面，所述阳极室的ph值为0-2，所述阴极室的锂离子浓度为0-30g/l。

14、根据上述技术方案的一方面，通直流电进行电解后，在所述阴极室中得到混合液的步骤，具体包括：

15、在电解过程中，当所述阳极室的ph值达到0-1时，将所述阳极室的阳极溶液导出，稀释所述阳极溶液以制备所述浸出剂；

16、当所述阴极室的锂离子浓度达到20-30g/l时，在所述阴极室中得到混合液并导出；

17、当所述中间室的锂离子浓度低于0.001g/l时，更换所述中间室的浸出液。

18、根据上述技术方案的一方面，向所述混合液中通入二氧化碳，固液分离，得到碳酸锂的步骤，具体包括：

19、向所述混合液中通入二氧化碳，直至所述混合液中锂离子的浓度低于0.01g/l，固液分离，得到碳酸锂和滤液。

20、根据上述技术方案的一方面，所述滤液用于制备碳酸钠、碳酸钾副产品。

技术特征：

1.一种锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾中的一种或两种组合，预设比例为1:(0.4-0.5):(0.05-0.1)。

3.根据权利要求1所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述预设目数为100-200目。

4.根据权利要求1所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述浸出剂的浓度为0.05-0.2mol/l，所述预设液固比为(1-5)：1，所述预设温度为20-60℃，所述预设时间为20-60min。

5.根据权利要求1所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述第一导电溶液的浓度为0.01mol/l，所述第二导电溶液的浓度为0.01mol/l。

6.根据权利要求5所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述电解的电流密度为300a/m2，所述阴极室与所述中间室之间通过阳离子膜隔开，所述阳极室与所述中间室之间通过阴离子膜隔开，所述阴极室的阴极材料和所述阳极室的阳极材料均为钌铱涂层钛电极。

7.根据权利要求6所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述阳极室的ph值为0-2，所述阴极室的锂离子浓度为0-30g/l。

8.根据权利要求7所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，通直流电进行电解后，在所述阴极室中得到混合液的步骤，具体包括：

9.根据权利要求1所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，向所述混合液中通入二氧化碳，固液分离，得到碳酸锂的步骤，具体包括：

10.根据权利要求9所述的锂矿石制备碳酸锂的方法，其特征在于，所述滤液用于制备碳酸钠、碳酸钾副产品。

技术总结
本发明提供了一种锂矿石制备碳酸锂的方法，涉及金属冶炼技术领域，该方法包括：将锂矿石与硫酸盐以及助剂按照预设比例混合均匀，球磨并筛分至预设目数，得到混合物料，焙烧得到熟料；将熟料浸入预设浓度的浸出剂中，以预设液固比、预设温度浸出预设时间，过滤得到浸出液和浸出渣；提供双极膜电解装置，双极膜电解装置包括电解室，电解室内设有阴极室、阳极室、中间室，向阴极室通入第一导电溶液，向阳极室通入第二导电溶液，向中间室通入浸出液，通直流电进行电解后，在阴极室中得到混合液；向混合液中通入二氧化碳，固液分离，得到碳酸锂。本发明能够解决现有技术中通过浓硫酸提取锂矿石中的锂，产生的副产物将会腐蚀设备，不环保的技术问题。

技术研发人员：胡简,贾贵斌,刘松霖,宋小鹏,彭荣,何冬梅
受保护的技术使用者：江西云威新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13