[发明专利]从沉积粘土中提取锂的方法

说明书

本发明公开了一种从沉积岩中提取纯化的硫酸锂卤水的方法。所述方法包括步骤：破碎沉积岩矿石、在水溶液中悬浮破碎的矿石和将所述水溶液分离为含锂浆料和低锂脉石。然后使用酸处理所述含锂浆料，从所述沉积岩中溶解锂并形成随后从浆料中去除的沉淀物，形成酸性硫酸锂滤液。然后改变所述酸性硫酸锂滤液的pH以形成进一步的沉淀物，其随后分离。中和的硫酸锂溶液然后结晶以去除镁和钾，并用生石灰、纯碱溶液和/或草酸处理以形成另外的沉淀物。最后，从溶液中分离该另外的沉淀物并使溶液通过离子交换设备，形成纯化的硫酸锂卤水。

技术领域

本发明涉及从沉积粘土中提取并随后浓缩锂。具体而言，本发明涉及一种从沉积粘土中包含的沉积岩提取并随后浓缩锂的方法。

背景技术

锂和锂化合物是如储能、陶瓷、电子、润滑和冶金的行业的关键成分。虽然锂的陆地资源很广泛，但是很难获得可观数量的锂。如《锂和天然钙手册》所记载的，“锂是一种相对稀有的元素，虽然它存在于许多岩石和一些卤水中，但浓度始终很低。存在相当多的锂矿物和卤水矿，但具有实际或潜在商业价值的相对较少。很多都很小，其他的品级太低。”Garrett,Donald(2004)锂和天然钙手册，学术出版社。

鉴于此，已有许多以高效且经济的方法从不同来源中提取锂的尝试。例如，美国专利2,608,465记载了一种从磷酸锂矿床中提取硫酸锂的方法，相似地，美国专利2,516,109；美国专利2,801,153；美国专利2,923,600；美国专利2,972,517；以及美国专利3,007,770记载了从锂辉石矿石中提取碳酸锂或氢氧化锂的方法。WO2017200408和CN102041380分别公开了从锂云母矿石中提取锂的方法。

沉积粘土是可观数量的锂的另一种来源。沉积粘土，也可称为次生粘土，已经通过在多个地质年代间地球运动置换和侵蚀。嵌入在沉积粘土中的沉积岩包含碎屑物质和矿物，例如粘土矿物、沸石、方解石、石英、长石、斜长石、白云石和萤石。特别是，已经发现粘土矿物(例如蒙脱石和伊利石)中包含可观量的锂。

迄今为止，似乎还未发现任何广泛使用的从沉积粘土中提取锂的方法。虽然CN103849761A公开了从粘土中提取锂的方法，但是该方法仍然依赖于昂贵且速度有限的高温冶金法，其类似于用于硅酸盐矿石(例如锂辉石)的处理的方法。需要的是一种从沉积粘土中提取锂的经济、高效的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种从沉积岩中提取锂以生产硫酸锂卤水的方法。该方法包括以下步骤：破碎(sizing)沉积岩，在水溶液中悬浮破碎的沉积岩，以及将该水溶液分离为含锂浆料和低锂含量的粗脉石。然后用酸处理含锂浆料，溶解沉积岩中的锂并形成第一沉淀物，从含锂浆料中分离第一沉淀物，形成酸性硫酸锂溶液。然后将酸性硫酸锂溶液的pH值调整至约4至约8之间，导致第二沉淀物的形成，然后从中和的硫酸锂溶液分离所述第二沉淀物。

然后使中和的硫酸锂溶液结晶，形成硫酸镁和硫酸镁-钾晶体，两种晶体也被分离，得到中和的硫酸锂母液。随后用氢氧化钙或生石灰(氧化钙)、纯碱和草酸处理中和的硫酸锂母液，形成然后从溶液中分离的第三沉淀物，并再循环到中和步骤。最后，所产生的不含镁的硫酸锂母液通过多个树脂床进行处理以通过离子交换进一步去除污染物，形成纯化的硫酸锂卤水溶液。硫酸锂卤水随后可被加工成碳酸锂或一水氢氧化锂。

在一个优选的实施方案中，通过使用摩擦式洗涤器将含水沉积岩被分离为含锂浆料和脉石。单独地，在分段的攻击釜式(attack tank)反应器中优选地使用硫酸处理锂浆料。攻击釜式反应器中形成的沉淀物以及任何未溶解的固体优选地通过加压过滤去除。已经确定，通过使用上述方法能够高效且经济地从沉积粘土中提取硫酸锂卤水。

附图说明

图1.是描绘根据本发明的一个方面的制备用于提取锂的沉积岩的一种方法的流程图。

图2.是描绘根据本发明的一个方面的在含锂浆料中溶解锂的一种方法的流程图。