[发明专利]一种利用铁锂云母制备碳酸锂和硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁锂云母资源综合利用的方法，特别是利用铁锂云母制备碳酸锂和硫酸钾的方法。

技术背景

随世界能源供应的紧张，锂电新能源是当今新能源发展的重要产业之一，碳酸锂作为锂电新能源产业的基础材料，具有较大的发展前景，同时碳酸锂也是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、陶瓷、半导体激光用材料、润滑脂等领域。铁锂云母是一种重要的含锂矿物，目前从锂云母中提取碳酸锂的主要方法有：石灰石烧结法、硫酸盐焙烧法、氯化焙烧法、碱压煮法和酸浸法(发明专利：201210240882.X和发明专利申请：201110075325.2)。高温烧结法能耗高，物流量大；压煮法反应时温度压力大，对设备要求高；酸浸法操作简单，工艺条件容易控制，然而目前使用酸浸法处理锂云母，仅仅提取其中的碳酸锂，忽略了其他元素的综合利用，造成资源的浪费。

发明内容

本发明提供了一种利用铁锂云母制备碳酸锂，同时回收硫酸钾的方法。本发明采取的技术方案是：

一种利用铁锂云母制备碳酸锂和硫酸钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)铁锂云母酸溶分解：将粉磨至120-200目的铁锂云母和浓度为6.1-7.5mol/L的硫酸混合均匀置于酸化反应器中，加热搅拌下反应3-6h，反应结束后，过滤得到酸溶滤液；

(2)酸溶滤液除杂：向酸溶滤液中滴加氢氧化钾溶液，直到滤液pH值为5-6，过滤除去铁离子和铝离子，得到净化滤液；

(3)硫酸钾结晶：净化滤液蒸发浓缩至有硫酸钾晶体析出，降温至0-10℃，过滤分离出硫酸钾，经干燥得到硫酸钾产品，滤液为富锂溶液；富锂溶液中Li⁺浓度大于25g/L。

(4)碳酸锂沉淀：向富锂溶液中加入碳酸钾溶液，在80-100℃条件下搅拌反应1-2h，过滤分离，固体即为碳酸锂产品，滤液返回步骤(3)中的净化滤液。

步骤(1)中的铁锂云母和硫酸质量比为1∶2-1∶4，酸溶温度为140-160℃，铁锂云母的分解率达到98％。

步骤(2)中氢氧化钾溶液的浓度为6-10mol/L。

步骤(4)中碳酸钾溶液浓度为7-9mol/L，富锂溶液与加入碳酸钾溶液体积比为：7-9。

本发明的优点：

本发明采用硫酸分解铁锂云母，分解滤液用氢氧化钾溶液调整pH值，除去铁铝离子，净化滤液蒸发结晶出硫酸钾产品，而后加入碳酸钾溶液沉淀出碳酸锂。本发明同时提取了铁锂云母中锂和钾两种元素，资源利用率高，大大降低了碳酸锂的生产成本，并且工艺流程简单。

附图说明

图1是利用铁锂云母制备碳酸锂和硫酸钾的工艺流程图。

图2是X射线粉晶衍射结果。

具体实施方式

图1是利用铁锂云母制备碳酸锂和硫酸钾的工艺流程图。如图1所示，铁锂云母经硫酸的酸侵后，再经过滤分离后，得到酸溶滤液和酸溶滤渣，酸溶滤液经碳酸钾溶液的除杂，再经过滤分离后，得到净化滤液和滤渣，滤渣经热水洗涤后，得到洗渣和洗水，洗水和净化滤液一起蒸发浓缩、降温再经过滤分离后，得到硫酸钾产品和富锂溶液，向富锂溶液中加入碳酸钾溶液，经过滤分离，得到碳酸锂产品，滤液返回步骤(3)作为净化滤液使用。

实施例

铁锂云母(BR-1)的化学成分分析结果如表1，将粉磨至-200目的铁锂云母100g和浓度为6.4mol/L的硫酸400g混合均匀置于酸化反应器中，搅拌条件下，加热至140℃，反应4h，反应结束后，过滤分离得到酸溶滤液；向酸溶滤液中滴加6mol/L的氢氧化钾溶液，直到滤液pH值为5-6，过滤除去铁离子和铝离子，得到净化滤液；净化滤液蒸发浓缩至有硫酸钾晶体析出，降温至0℃，过滤分离出硫酸钾，经干燥得到硫酸钾产品(KS-1)，其化学成分分析结果如表2，符合农用硫酸钾优等品标准，滤液为富锂溶液，其中，富锂溶液中Li⁺浓度为28g/L40mL；向富锂溶液中加入8mol/L的碳酸钾溶液5.3mL，在90℃条件下搅拌反应1-2h，浓缩过滤，固体即为碳酸锂产品(LC-1)，滤液返回步骤(3)中的净化滤液。碳酸锂产品(LC-1)的化学成分分析结果如表3所示，X射线粉晶衍射结果如图2所示，符合工业级碳酸锂GB/T11075-2003中Li₂CO₃-0的要求。

表1铁锂云母的化学成分分析结果(w_B％)

表2硫酸钾产品的化学成分分析结果(w_B％)