[发明专利]锂云母固氟重构提取碱金属渣处理与资源化利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿渣处理，尤其涉及一种锂云母固氟重构渣处理与资源化利用方法。

背景技术

目前含锂的矿物较多，具有工业价值的主要有锂辉石(Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂)、锂云母KLi_1.5Al_1.5[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂、透锂长石(Li₂O·Al₂O₃·8SiO₂)、磷锂云母LiAl[PO₄](OH,F)和铁锂云母K(Li,Al,Fe)[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂。同时盐湖卤水是提锂的重要来源，由于卤水中提锂成本低廉，目前已有很多厂家，但是由于卤水中Mg等杂质含量高，后期除杂繁琐，导致产品纯度不高，并随着锂的需求增大，从矿石中提锂已受一些厂家青睐并逐步开始生产，使得矿石中提锂工艺逐渐成熟。

碳酸锂是一种重要的化工原料，随着国家对锂电材料的重点支持，锂电在高能绿色能源领域的广阔应用，国内外对碳酸锂需求量不断增大，价格逐渐高涨。而Rb，Cs因其独特的光电效应应用于光催化及军工领域，并且Rb没有单独的矿石可开采，资源稀缺，远不能满足需求，因此如何综合开发利用锂云母资源，具有相当重要的经济和战略意义。

江西宜春锂云母矿中含有Li、Na、K、Rb、Cs、Al和F等多种有价值的金属和非金属元素，具有极大的经济价值，锂云母矿中Li₂O含量在4～5wt.％，仅次于锂辉石的6～8wt.％，K₂O含量可高达8.5wt.％并且Rb含量可达到1～1.5wt.％，由于Rb至今未找到其单独存在的矿石，因此Rb具有很大的开采价值，因此锂云母提锂极具有利的资源优势。

目前处理锂云母矿方法主要为传统石灰石焙烧法、硫酸法、硫酸盐法、氯化焙烧及压煮法等。石灰石焙烧法、氯化焙烧法、传统硫酸法等，均采用高温烧结进行矿相重构的方式，因其能耗高，物料流通量大，Li等碱金属提取率低，有价金属铷、铯等资源不能得到充分利用，体现不出锂云母矿资源利用的优势和价值，硫酸法提取碱金属由于其硫酸用量大导致其除酸剂用量大，溶液中主要以Al³⁺和F^-为主，与碱金属分离难度较大，渣中附带碱金属量大，从而降低锂云母中碱金属的回收率。

在开展江西锂云母资源综合利用开发的研究工作中，我们将锂云母矿物采用固氟高温矿相重构、有价金属转化为相应产物进行分段分离、制备相应目标产物。矿相重构是通过处理原矿物对其中含有价成分的矿物结构进行重新构造，使有价成分转化为可提取和可互相分离 的状态，从而实现高效分离。例如中国专利公开号102586587A《一种处理锂云母矿的新方法》即为针对锂云母的成分和矿物结构，设计特定的矿相重构目标，使碱金属元素等转化为易溶于水的化合物，然后经水浸提取分离有价碱金属元素的化合物，液固分离可得提取碱金属后的渣。

研究结果表明，通过与碱金属及碱土金属氯盐一起高温处理后，可使锂云母物相结构发生重排，熔融条件下发生离子交换反应，碱金属组分形成易溶于水的氯盐，而重构剂则与Si和Al形成不溶的硅铝酸盐以渣的形式存在，F则与重构剂中的Ca转化为萤石，抑制其转化为HF，从而起到高温固氟的作用。

在实现重构矿物的水浸提取碱金属化合物后，水浸渣主要为铝硅酸盐、氟化钙和少量硅酸盐，可选矿提取萤石(CaF₂)矿物。

但现有的锂云母矿物的研究中，对于锂云母矿相重构处理后的研究主要作为锂提取的重要组成而进行，对其后所得的锂云母固氟重构提取碱金属渣的处理缺少研究及综合利用。

发明内容

鉴于现有技术对于锂云母矿藏的粗放型开发利用所造成的资源浪费和环境污染，本发明旨在公开一种经济、高效开发和利用锂云母资源的有效方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种锂云母固氟重构提取碱金属渣处理与资源化利用的方法，所述的提取碱金属渣是按锂云母矿中F转化为CaF₂进行锂云母矿相重构，在提取Li、K、Rb、Cs金属元素的化合物中的一种或多种后所得到的渣成分；包括如下步骤：