[发明专利]氯化焙烧法从锂云母中提取锂的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种从锂云母中提取锂的方法和设备，属冶金领域。

背景技术

锂及锂盐是高能绿色电池、航空航天、核聚变发电的重要原料，被誉为“推动世界前进的重要元素”，其需求量日益增加。我国有丰富的锂云母资源，其Li₂O含量一般在4％左右。目前，从锂云母中提取锂主要有石灰焙烧法、压煮法、硫酸法、氯化焙烧法等。

(1)石灰焙烧法。石灰法处理锂云母生产锂盐，就是将石灰石经破碎后与锂云母按3∶1的比例在球磨机内混磨，调配得合格生料浆，合格料浆入回转窑焙烧成熟料；熟料经水淬、细磨、浸出、过滤或沉降分离得到浸出液和残渣。浸出液经蒸发、结晶、离心分离就可获得氢氧化锂。该方法生产过程中存在渣量大，能耗高的问题，处理低品位锂云母矿时生产成本高。

(2)压煮法，黄际芬等人将锂云母精矿在870～930℃温度下通入水蒸气焙烧10～40分钟，其特征在于按焙料、氧化钙、碳酸钠(或氢氧化钠)的重量比为10∶(3～10)∶(1～6)，液固比为4～6，将混合料研磨调浆后置于温度为120～150℃，压力为(2～5)×10⁵帕的压煮器中进行溶出，溶出液经除铝净化、蒸发浓缩后，通过碳酸化提取产品碳酸锂。但这种方法由于需要预先对锂云母进行焙烧转型、脱氟，使通入水蒸汽与锂云母中的氟反应生成氟化氢气体，从而带来环境污染及对设备腐蚀问题。

(3)硫酸法。湖南冶金研究所先对江西锂云母蒸汽脱氟，然后采用硫酸法处理锂云母，锂浸出率达92％以上，回收率在82％左右。汪剑岭等对硫酸盐法从锂云母制取碳酸锂进行研究，锂云母经过配料、造球、焙烧、稀硫酸浸出，浸出液经净化、两次沉淀碳酸锂，浓缩结晶回收硫酸钠及硫酸钾钠复盐，其中Li2O的直接收率为79.96％。但这种方法存在浸出溶液杂质含量高，净化负荷量重；蒸发效率低、完成液和母液多次蒸发，操作繁杂；铷铯回收率不高，大部分停留在残渣中等缺点。

(4)氯化焙烧法。锂矿石中的锂经氯化焙烧转变为氯化锂的锂提取方法。焙烧时锂矿石中的有价元素钾、铷、铯等也同时转变为氯化物而得到综合提取。氯化焙烧法提锂具有流程短、金属回收率高、设备生产能力大、冶炼能耗低等特点，适宜处理低品位锂矿，是一种有较好发展前景的提锂方法。虞宝煜等对锂云母与NaCl及NaCl-CaCl₂的相互作用进行研究，实验结果表明反应温度为800℃，矿碱比为1∶1时锂云母矿中的锂、铷、铯分解率均在80％以上。传统方法中氯化焙烧一般在回转窑内进行，焙烧温度对氯化焙烧影响很大。焙烧温度过低，锂精矿不能充分氯化，锂回收率低；温度过高，熟料熔化粘结，并在回转窑内结圈，使操作困难。

因此，如何高效、经济地开发和利用锂云母矿石，对我国锂工业具有重要意义。

发明内容

本发明针对上述传统方法存在的不足，提供一种经济高效地综合利用锂云母矿的方法。主要步骤包括：物料预处理，氯化焙烧，溶出，过滤母液循环与钾、钠提取等。具体内容如下：

物料预处理：将Li₂O含量为3-5％的锂云母矿、氯化钙、氢氧化钠与复合粘结剂按质量比为1∶0.5～1∶0.02～0.2∶0.05～0.3混合后制造成5～12mm生球粒，其中复合粘结剂为腐植酸钠、生石灰、碳酸钠、碳酸钾的混合物。

氯化焙烧：将上述生球粒于1000～1400℃下焙烧0.5～5小时，炉气冷却后收集得到含氯化锂、氯化钾、氯化钠、氯化铷、氯化铯的混合物的烟尘。

溶出：用含碳酸钠、碳酸钾中的一种或两种的溶液浸出上述烟尘，碳酸钠、碳酸钾的含量之和大于将烟尘中的锂转化为碳酸锂所需理论量的120％，钾、钠、铷、铯进入溶液，锂转化为碳酸锂，过滤后得到碳酸锂固体。

过滤母液循环与钾、钠提取：过滤母液循环用于浸出烟尘，直至碱金属盐接近饱和后，利用焙烧炉气余热间接加热过滤母液蒸发部分水分，通入CO₂进行碳酸化，冷却结晶析出碳酸钾、碳酸钠混合盐，将该混合盐一部分返回作辅料与锂云母混合焙烧循环利用，一部分用作溶出时所需碳酸盐试剂，其余部分作为碳酸钾、碳酸钠副产品。提钾、钠后的母液或作提取铷铯的原料，或作混合碱产品。