[发明专利]一种利用脉冲电压高效从黏土型锂矿中提取锂的方法

说明书

本发明属于电化学锂提取领域，特别涉及了一种利用脉冲电压高效从黏土型锂矿中提取锂的方法，包括如下步骤：步骤1，在黏土型锂矿两侧设立阳极区和阴极区，向所述阳极区插入阳极，向所述阴极区插入阴极；向所述阳极附近加入插层剂；步骤2，在所述阳极和所述阴极施加脉冲电压，利用所形成的外电场驱动黏土型锂矿的层间域中的锂离子沿电场方向迁移而逐步脱离矿物颗粒、进入并富集于阴极区。本发明的有益效果在于无须焙烧等前置处理，也无需强酸及高温高压环境即可直接提取锂，节能环保、操作简单、绿色清洁。

技术领域

本发明属于电化学锂提取领域，具体涉及一种利用脉冲电压高效从黏土型锂矿中提取锂的方法。

背景技术

锂作为一种重要的能源战略金属，在储能/动力电池、核能利用、金属材料等领域发挥着显著的作用。在市场需求和科技发展等多因素的推动下，全球范围内都掀起了对锂矿资源地质勘查和开发利用的研究热潮。

固体锂矿主要有伟晶岩型和黏土型两种类型。其中伟晶岩型的锂辉石、锂云母的工业开发已经日益成熟，其主要工艺是先在800～1200℃的高温下对矿物进行焙烧，使之活化转型，再采用硫酸浸出锂用于锂盐产品的生产。

黏土型锂矿中锂的一般赋存于蒙脱石、皂石、绿泥石等黏土型矿物中。比如碳酸盐型黏土型锂矿，锂主要赋存于黏土矿物蒙脱石晶体结构的层间域中。由于锂离子处于矿物晶体内部，而非吸附于矿物颗粒的表面，采用淋洗/浸泡的方式难以实现直接锂的提取。例如，采用硫酸浸出碳酸盐黏土型锂矿时，锂的浸出率仅为2％左右。

现有技术中，为使该黏土矿能够有效浸出，需要对其进行高温焙烧活化处理，后下利用硫酸等助剂实现锂的浸出。如墨西哥Sonora锂矿就是以硫酸钠为助剂，在950℃下焙烧后再硫酸浸出得到Li₂SO₄，浸出液经除杂净化后再制备电池级Li₂CO₃产品。再如，中国专利202010684178.8公开了一种从含锂黏土中提锂的方法，也是将含锂黏土、碳酸钙、硫酸钠、硫酸钾混合造粒后，在900～1100℃下高温煅烧后，再进行锂的提取。中国专利CN110358934 B公开了一种从碳酸盐粘土型锂矿中提取锂的方法。该方法将黏土矿在450-800℃进行焙烧活化，然后利用三氯化铁溶液进行浸出。

除高温焙烧法外，还可以采用浓硫酸在高温高压(180～250℃)条件下使黏土型锂矿进行全岩分解浸出。目前，除美国克莱顿谷(ClaytonValley)、大桑迪(Big Sandy)锂矿可以直接采用热酸淋滤浸出外，其余大部分锂矿的湿法工艺都是采用高浓度硫酸在高温高压(200℃)下才能实现锂的有效浸出。再如，中国专利202010472603.7公开了本发明公开了一种含锂黏土岩高效浸出锂的方法。其核心是先将原矿破碎至2mm以下，再与浓硫酸混合调浆后在弗炉内150-210℃热处理熟化1-4小时，熟料再在80℃下水浸。采用浓硫酸高温高压或者浓硫酸熟化，由于矿物的晶体结构实现了完全破坏，铝、镁、钾等杂质也大量被浸出，给后续锂的分离和净化带来了挑战。此外，浓硫酸的使用给设备安全带来了严重挑战。

由于黏土型锂矿的品位低，难以选矿富集。因此，无论是采用焙烧工艺还是浓硫酸高温浸出工艺，都存在处理量和试剂用量大、能耗高、成本高、渣量大、污染高等问题。

分析上述方法的弊端，其核心原因在于，不同于稀土矿中金属元素存在于晶体表面，在粘土型锂矿中，锂主要赋存于黏土矿物蒙脱石晶体结构中。这样的离子赋存状态导致常规的常温常压下的酸浸取方式难以将锂元素浸出。因此需要高温焙烧活化或者高温高压条件。