含锂黏土矿综合利用的方法与流程

本发明涉及资源综合利用。具体地，本发明涉及含锂黏土矿综合利用的方法。

背景技术：

1、自然界含锂矿石主要有锂云母、锂辉石、锂长石、锂瓷石等，这些矿石是提取金属锂的原料。此外，盐湖卤水锂矿也是重要的锂资源，是锂资源最为普遍的存在形式，其开发程度也远低于锂矿石。目前，全球锂资源产地主要包括澳洲、南美、中国和非洲地区等，其中澳洲以锂辉石矿为主，2021年占全球产量超四成。随着新能源产业的快速发展，资源需求量的持续增长以及锂矿开发利用技术的制约，导致我国锂资源保障严重不足，对外的依存度高达76％。目前，全世界开采利用的锂矿床资源主要是卤水矿床和伟晶岩矿床。近年来，我国西南地区一类新的黏土型锂矿被逐渐发现和认识。若这一类黏土型矿能够被高效开发利用，将会有效缓解我国锂资源供求紧缺的局面。

2、目前，含锂矿石提取锂的工艺技术主要为硫酸盐焙烧法、硫酸焙烧法、石灰石焙烧法等，这些工艺主要适用于锂辉石和锂云母中的锂。含锂黏土矿中的锂赋存于黏土矿物中，品味低且富含铝元素，不适用直接采用上述工艺进行锂的提取。针对这种情况，亟需研发一种有效且能综合利用含锂黏土矿提锂的新技术。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的问题的至少之一。为此，本发明提出了含锂黏土矿综合利用的方法，利用本发明的方法可以获得高纯度碳酸锂、食品级钾明矾、高纯度氢氧化铝和黄钠铁矾，提高了含锂黏土矿综合利用价值和锂直收率，适于规模化推广应用，应用价值高。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种含锂黏土矿综合利用的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将含锂黏土矿进行预处理，得到预处理物料；将所述预处理物料进行酸浸出处理和第一固液分离处理，得到浸出液和浸出渣；将所述浸出液与含钾化合物进行第一处理，得到第一滤液和第一滤渣，所述第一滤渣中含有钾明矾；将所述第一滤液进行第二处理，得到第二滤液和第二滤渣，所述第二滤渣中含有黄钠铁矾；将所述第二滤液ph值调节至11～14并进行系列处理，得到第三滤液和碳酸锂；将所述第三滤液的ph值调节至4～7后进行第一混合处理及第二固液分离处理，得到氢氧化铝。

3、根据本发明实施例的方法中，通过对含锂黏土矿预处理后的预处理物料进行酸浸出处理，以便分离出锂、铝和铁等物质。将所得浸出液进行第一处理，收集滤液再进行第二处理，得到第二滤液、钾明矾和黄钠铁矾，实现回收利用铝和铁目的，降低了第二滤液中铝和铁残留，利于后续锂提取。

4、为了回收利用锂和铝并使两者高效分离，发明人最初尝试直接将第二滤液的ph值调节至弱酸性(ph值为5左右)，经过一系列处理得到氢氧化铝和碳酸锂，但是未能实现锂铝的有效分离，存在氢氧化铝纯度偏低和锂出现严重损失等问题。为此，发明人经深入研究发现，先将第二滤液的ph值调节至ph值为11～14，以便将剩余铝离子转化为铝酸根离子，避免产生粘稠的氢氧化铝导致锂的大量损失。经过一系列处理后得到碳酸锂和第三滤液，再将第三滤液的ph值调节至4～7，经混合及固相分离处理，可以获得高纯度氢氧化铝，并且锂铝分离效果较佳，锂直收率较高。

5、由此，利用根据本发明实施例的方法可以获得高纯度碳酸锂(电池级)、食品级钾明矾、高纯度氢氧化铝(纯度＞99.1％)和黄钠铁矾(纯度＞99.9％)，提高了含锂黏土矿综合利用价值和锂直收率，解决了锂黏土焙烧酸浸之后浸出液中铝含量过高导致难以处理的问题，适于规模化推广应用，应用价值高。

6、根据本发明的实施例，上述含锂黏土矿综合利用的方法还具有下列附加技术特征：

7、根据本发明的实施例，所述预处理包括：将所述含锂黏土矿进行破碎处理，得到锂黏土粉；将所述锂黏土粉进行焙烧处理或微波处理，得到所述预处理物料。

8、根据本发明的实施例，所述锂黏土粉的粒径为80～300目。

9、根据本发明的实施例，所述酸浸出处理采用的酸选自硫酸溶液，所述硫酸溶液的浓度为5～50wt％，所述酸浸出处理的温度为70～90℃，时间为0.5～8h，液固比为3～6ml/g。

10、根据本发明的实施例，所述含钾化合物包括k2so4、kcl和koh中的至少一种。

11、根据本发明的实施例，所述含钾化合物中钾元素与所述浸出液中铝元素的质量比为0.8:1～1.5:1。

12、根据本发明的实施例，所述第一处理包括：将所述浸出液与含钾化合物进行超声处理，待溶液处于均匀稳定状态后于-20～10℃进行成矾反应1～36h。

13、根据本发明的实施例，所述第二处理包括：将所述第一滤液和氧化剂进行第二混合处理，得到混合料液；向所述混合料液中添加碳酸钠溶液进行反应，反应期间维持料液ph值，将所得料液进行第三固液分离处理，得到第二滤液和第二滤渣。

14、根据本发明的实施例，所述氧化剂选自双氧水、高锰酸钾和二氧化锰中的至少一种，优选双氧水。

15、根据本发明的实施例，添加碳酸钠溶液过程中，维持料液的温度为80～100℃，所述ph值为1.8～2.2，所述反应的时间为2～3h，当料液ph值达到2.4～2.6，停止反应。

16、根据本发明的实施例，将所述第二滤液的ph值调节至11～13并进行系列处理。

17、根据本发明的实施例，所述系列处理包括：所述系列处理包括：将调节ph值后的料液进行第三混合处理及第四固液分离处理，得到第四滤液和第三滤渣，所述第三滤渣中含有氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化铁；将所述第四滤液进行第四处理，得到第五滤液和第四滤渣，所述第四滤渣中含有硫酸钠和硫酸钾；将所述第五滤液进行第五处理，得到第六滤液和第五滤渣，所述第五滤渣中含有碳酸钙；将所述第六滤液进行第六处理，得到第三滤液和第六滤渣，所述第六滤渣中含有碳酸锂。

18、根据本发明的实施例，所述第四处理包括冷冻处理和第五固液分离处理，所述冷冻处理的温度为-5～5℃，时间为2～6h。

19、根据本发明的实施例，所述第五处理包括：将所述第五滤液与碳酸钠进行第四混合处理及第六固液分离处理；所述第五滤液中钙离子与所述碳酸钠的摩尔比为1:1～1:1.5；所述第四混合处理的温度为80～90℃，时间为20～40min。

20、根据本发明的实施例，所述第六处理包括：将所述第六滤液与碳酸钠进行第五混合处理及第七固液分离处理；所述第六滤液中锂离子与所述碳酸钠的摩尔比为1:1.1～1:1.4；所述第五混合处理的温度为85～90℃，时间为20～40min。

21、根据本发明的实施例，将所述第三滤液的ph值调节至6.5～7后进行第一混合处理及第二固液分离处理。

22、根据本发明的实施例，所述第一混合处理的温度为75～85℃，时间为25～70min。

23、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种含锂黏土矿综合利用的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸浸出处理采用的酸选自硫酸溶液，所述硫酸溶液的浓度为5～50wt％，所述酸浸出处理的温度为70～90℃，时间为0.5～8h，液固比为3～6ml/g。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钾化合物包括k2so4、kcl和koh中的至少一种；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二处理包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二滤液的ph值调节至11～13并进行系列处理；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第四处理包括冷冻处理和第五固液分离处理，所述冷冻处理的温度为-5～5℃，时间为2～6h。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第五处理包括：将所述第五滤液与碳酸钠进行第四混合处理及第六固液分离处理；

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第六处理包括：将所述第六滤液与碳酸钠进行第五混合处理及第七固液分离处理；

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第三滤液的ph值调节至6.5～7后进行第一混合处理及第二固液分离处理；

技术总结
本发明提出了含锂黏土矿综合利用的方法，包括：将预处理的含锂黏土矿物料进行酸浸出处理和固液分离处理，得到浸出液和浸出渣；将浸出液与含钾化合物进行第一处理，得到第一滤液和第一滤渣，第一滤渣中含有钾明矾；将第一滤液进行第二处理，得到第二滤液和第二滤渣，所述第二滤渣中含有黄钠铁矾；将第二滤液pH值调节至11～14并进行系列处理，得到第三滤液和碳酸锂；将第三滤液的pH值调节至4.0～7.0后进行第一混合处理及固液分离处理，得到氢氧化铝。利用本发明的方法可以获得高纯度碳酸锂、食品级钾明矾、高纯度氢氧化铝和黄钠铁矾，提高了含锂黏土矿综合利用价值和锂直收率，适于规模化推广应用，应用价值高。

技术研发人员：余航,石瑞堃,陈锦昌,梁任龙,黄永锋
受保护的技术使用者：东莞东阳光科研发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21