一种从锂矿石中提取碳酸锂的方法与流程

本技术涉及碳酸锂制备，更具体地说，它涉及一种从锂矿石中提取碳酸锂的方法。

背景技术：

1、碳酸锂是无机化合物，也是重要的化工原料。随着国家新能源的发展，碳酸锂作为基础原料，其生产和需求量不断加大。碳酸锂主要从锂矿石或盐湖卤水中提取。对于从锂矿石中提取碳酸锂而言，锂矿石常常采用锂云母、锂辉石、透锂长石等，提取方法主要有硫酸盐法、石灰石烧结法、硫酸法等。针对锂矿石采用硫酸盐法提取碳酸锂，首先将锂矿石进行破碎，得到粉料，然后在粉料中加入硫酸钠，高温焙烧，使锂矿石和硫酸钠反应，得到焙烧料，之后对焙烧料进行研磨，得到细粉，然后对细粉进行浸取，除杂，沉锂，得到碳酸锂。申请人在实际加工中发现，粉料和硫酸钠在高温焙烧下容易出现烧结，严重影响焙烧料的研磨，且降低锂浸出率，进而降低碳酸锂产量。

技术实现思路

1、为了降低焙烧料出现烧结的情况，提高锂浸出率，本技术提供一种从锂矿石中提取碳酸锂的方法。

2、第一方面，本技术提供一种从锂矿石中提取碳酸锂的方法，采用如下的技术方案：

3、一种从锂矿石中提取碳酸锂的方法，包括如下步骤：

4、s1、对锂矿石进行破碎，过筛，得到粉料；

5、s2、在粉料中加入硫酸钠、氧化钙、石墨粉、碳纤维混合，得到混料；

6、s3、在惰性气体保护下，将混料升温至1000-1100℃，保温处理3-5h，之后降温至340-360℃，然后通入含氧气体，保温处理1-3h，之后降温至室温，得到焙烧料；

7、s4、在焙烧料中加入乙醇混合，然后进行球磨，升温除乙醇，得到细粉；

8、s5、采用硫酸溶液对细粉进行浸取，得到锂浸出液；

9、s6、对锂浸出液进行除杂，然后采用碳酸盐溶液进行沉锂，过滤，洗涤，烘干，得到碳酸锂。

10、本技术从锂矿石中提取碳酸锂的方法，大大改善混料的烧结情况，使焙烧料无烧结，便于球磨，使细粉的平均粒度＜50μm，便于锂的浸出，锂浸出率＞98％，便于沉锂，增加碳酸锂的产量，且使碳酸锂纯度＞99.5％，表现出良好的性能。

11、在粉料中使用硫酸钠，其能够和粉料发生反应，并形成硫酸锂。在粉料中使用石墨粉、碳纤维，石墨粉为颗粒状，碳纤维为针状，利用两者之间的协同增效，大大改善混料导热性，降低出现烧结以及过烧的情况，使焙烧料无烧结。然后降温且通入含氧气体，石墨粉、碳纤维能够和氧气反应产生气体，产生的气体形成孔隙通道，增加焙烧料的蓬松度，便于球磨，降低细粉粒度，便于锂的浸出，提高锂浸出率，增加碳酸锂产量，具有市场应用和经济价值。

12、可选的，所述锂矿石中氧化锂的质量含量为0.5-1.5％；粉料100目筛余量≤1％；所述石墨粉的粒度为50-100μm；碳纤维的直径为1-10μm、长度为100-500μm。

13、通过采用上述技术方案，对锂矿石中氧化锂含量进行限定，控制氧化锂含量的拨动，进而降低因拨动过大而影响效果，增加提取碳酸锂的稳定性，保证碳酸锂的品质。

14、而且还对粉料100目筛余量进行限定，便于后续原料的混料以及焙烧。对石墨粉的粒度、碳纤维的直径以及长度进行限定，不仅增加原料混料均匀性，而且增强石墨粉、碳纤维的使用效果。

15、可选的，步骤s2中，粉料、硫酸钠、氧化钙、石墨粉、碳纤维的重量配比为40:(20-30):(4-6):(4-6):(1-2)。

16、通过采用上述技术方案，对粉料、硫酸钠、氧化钙、石墨粉、碳纤维的重量配比进行限定，不仅便于粉料和硫酸钠的反应，而且利用石墨粉、碳纤维增加传热效率，便于温度的控制，降低出现烧结的情况，便于后续的球磨，降低细粉粒度，提高锂浸出率。

17、可选的，步骤s4中，球磨处理中，球磨介质、焙烧料、乙醇的重量配比为(3-5):(1-3):(1-2)。

18、通过采用上述技术方案，对球磨介质、焙烧料、乙醇的重量配比进行限定，利用球磨介质对焙烧料进行球磨，焙烧料受到研磨和冲击力下产生裂纹，裂纹继续扩散且破裂形成小颗粒。配合乙醇，乙醇能够快速进入裂纹缝隙中，阻挡裂纹闭合，使裂纹迅速扩散，大大提高球磨效率。

19、在多个实施方案中，球磨介质、焙烧料、乙醇的重量配比为4:2:1，其也可以根据需要将重量配比设置为3:1:1、3:1:2、3:3:1、3:3:2、5:1:1、5:1:2、5:3:1、5:3:2等。

20、可选的，步骤s4中，球磨处理中，转速为400-600r/min、球磨时间为60-80min。优选的，转速为500r/min、球磨时间为70min。

21、通过采用上述技术方案，对球磨处理中的转速、球磨时间进行限定，便于球磨处理的控制。

22、可选的，所述球磨介质为氧化锆球，氧化锆球的直径为10-50mm。优选的，氧化锆球的直径为20mm。

23、通过采用上述技术方案，对球磨介质材质以及直径进行限定，便于球磨介质选择。

24、可选的，步骤s5具体为：在细粉中加入质量浓度为50-60％的硫酸溶液，升温至100-120℃，搅拌处理4-6h，过滤，得到一级浸取滤渣和一级浸取滤液；

25、然后在一级浸取滤渣中加入质量浓度为50-60％的硫酸溶液，升温至100-120℃，搅拌处理2-4h，过滤，得到二级浸取滤渣和二级浸取滤液；

26、之后在二级浸取滤渣中加入质量浓度为50-60％的硫酸溶液，升温至100-120℃，搅拌处理1-3h，过滤，得到三级浸取滤渣和三级浸取滤液；

27、然后采用质量浓度为5-15％的硫酸溶液对三级浸取滤渣进行洗涤，过滤，得到洗涤液；

28、之后将一级浸取滤液、二级浸取滤液、三级浸取滤液、洗涤液混合，得到锂浸出液。

29、通过采用上述技术方案，采用硫酸溶液进行三次浸泡，配合硫酸溶液的洗涤，使细粉中的硫酸锂充分浸出，提高锂浸出率。

30、进一步的，步骤s5中，得到一级浸取滤渣的过滤处理中，硫酸溶液的使用量为800-1200g。优选的，硫酸溶液的使用量为900-1100g。更优选的，硫酸溶液的使用量为1000g。

31、得到二级浸取滤渣的过滤处理中，硫酸溶液的使用量为800-1200g。优选的，硫酸溶液的使用量为900-1100g。更优选的，硫酸溶液的使用量为1000g。

32、得到三级浸取滤渣的过滤处理中，硫酸溶液的使用量为800-1200g。优选的，硫酸溶液的使用量为900-1100g。更优选的，硫酸溶液的使用量为1000g。

33、进一步的，步骤s5中，洗涤次数为一到五次，每次洗涤硫酸溶液的使用量为300-800g。优选的，洗涤次数为三次，每次洗涤硫酸溶液的使用量为500g。

34、可选的，步骤s6具体为：在锂浸出液中加入碱调节ph值为7.5-8，过滤，加入聚丙烯酰胺溶液混合，加入碱调节ph值为12.5-13，过滤，然后进行蒸发浓缩，降温至室温，加入乙二胺四乙酸二钠溶液混合，之后降温至5-15℃，过滤，之后升温至90-100℃，加入饱和碳酸钠溶液直至不产生沉淀，搅拌处理2h，在温度为90-100℃下过滤，洗涤，烘干，得到碳酸锂。

35、通过采用上述技术方案，在锂浸出液中加入碱调节ph值为7.5-8，能够使铁离子、铝离子形成沉淀，配合过滤，除铁离子、铝离子。在加入聚丙烯酰胺，并调节ph值为12.5-13，能够使亚铁离子、钙离子、镁离子、锰离子形成沉淀，配合聚丙烯酰胺的絮凝，以及配合过滤，除亚铁离子、钙离子、镁离子、锰离子。由于钙离子形成的氢氧化钙微溶于水，还残留氢氧化钙以及钙离子，此时进行蒸发浓缩，氢氧化钙析出，加入乙二胺四乙酸二钠，能够对钙离子进行螯合，稳定分散于水中，配合过滤，进一步除氢氧化钙，且使少量钙离子螯合，稳定分散于水中。之后升温加入碳酸钠，碳酸钠和硫酸锂形成碳酸锂沉淀，配合过滤，洗涤，得到碳酸锂。本技术中，通过各步骤的相互配合，使碳酸锂纯度＞99％。

36、进一步的，步骤s6的洗涤中，首先采用乙醇洗涤一到五次，每次洗涤乙醇的使用量为300-800g，然后采用温度为90-100℃的去离子水洗涤一到五次，每次洗涤去离子水的使用量为300-800g。更优选的，采用乙醇洗涤三次，每次洗涤乙醇的使用量为500g，然后采用温度为95℃的去离子水洗涤三次，每次洗涤去离子水的使用量为500g。

37、可选的，步骤s6中，蒸发浓缩，降温至室温，得到浓缩液，浓缩液中锂离子的质量浓度为0.5-1％。

38、通过采用上述技术方案，浓缩液中含有大量硫酸锂，对浓缩液中的锂离子进行限定，便于蒸发浓缩量的控制，而且也便于后续的沉锂。

39、可选的，步骤s6中，聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.05-0.1％，且锂浸出液、聚丙烯酰胺溶液的重量配比为100:(1-2)；

40、乙二胺四乙酸二钠溶液中乙二胺四乙酸二钠的质量浓度为0.01-0.05％，且锂浸出液、乙二胺四乙酸二钠溶的重量配比为100:(1-2)。

41、通过采用上述技术方案，对聚丙烯酰胺、乙二胺四乙酸二钠的使用量进行限定，便于锂浸出液的除杂处理。

42、综上所述，本技术至少具有以下有益效果：

43、本技术从锂矿石中提取碳酸锂的方法，在粉料中使用硫酸钠，便于形成硫酸锂。在粉料中使用石墨粉、碳纤维，利用两者之间的协同增效，大大改善混料导热性，降低出现过烧的情况，配合焙烧后通入含氧气体，石墨粉、碳纤维能够和氧气反应产生气体，形成孔隙通道，增加焙烧料的蓬松度，使焙烧料无烧结，便于球磨，降低细粉粒度，使细粉的平均粒度＜50μm，便于锂的浸出，锂浸出率＞98％，便于沉锂，增加碳酸锂的产量，且使碳酸锂纯度＞99.5％，具有市场应用和经济价值。