專利名稱：用低品位α鋰輝石為原料直接提取鋰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰，具體而言，涉及用天然低品位α鋰輝石直接提鋰的工藝。
背景技術(shù)：
鋰鹽作為一種重要的新能源材料，對于鋰電池、核電等新能源行業(yè)的發(fā)展具有極其重要的意義。近年來，新能源的發(fā)展使鋰鹽產(chǎn)品的需求日益增長，但是由于目前礦物提鋰技術(shù)的高能耗、高成本；鹽湖提鋰工藝的巨大投資及鹽湖本身所處的惡劣的環(huán)境，使鋰鹽產(chǎn)品價格高昂，嚴(yán)重制約了新能源的發(fā)展步伐。國內(nèi)外主要從鋰固體礦物和鹽湖鹵水中提取鋰。目前我國鹽湖鹵水中提取鋰的技術(shù)正在完善中，但是從鋰固體礦提鋰的技術(shù)比較成熟，鋰固體礦仍然是鋰鹽提取的主要原料。我國鋰礦物資源豐富，鋰輝石的儲量占世界前列。如何高效、低能耗、低成本的開發(fā)鋰輝石礦物中的鋰資源是我國新能源發(fā)展所必須面臨的緊迫課題。從鋰輝石中提鋰的方法主要有硫酸鹽混合燒結(jié)法、氯化焙燒法、石灰石焙燒法和碳酸鈉加壓法等。目前以上工藝存在著生產(chǎn)成本高、能耗大、環(huán)保問題嚴(yán)重等問題，且僅可利用Li2O含量大于等于6%的高品位鋰輝石進(jìn)行生產(chǎn)。由于鋰輝石是不可再生資源，現(xiàn)有的提鋰生產(chǎn)工藝不能合理利用鋰輝石資源。經(jīng)檢索，中國專利數(shù)據(jù)庫中與鋰輝石提取鋰相關(guān)的專利申請件有99114696. 4號《鋰輝石生產(chǎn)單水氫氧化鋰工藝》、200410000728. O號《用高鐵鋰輝石制備低鐵α -型鋰輝石的方法》、200710085901. 5號《用鋰輝石精礦制備鋰的方法》、201010279730. I號《一種從鋰輝石中提取鋰鹽的方法》和201110358932. X號《鋰輝石精礦氟化學(xué)提鋰工藝》，但尚無天然低品位α鋰輝石的低溫腐蝕法直接提鋰的專利技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用低品位α鋰輝石為原料直接提取鋰的方法，以解決利用天然低品位α鋰輝石提取鋰的難題。發(fā)明人提供的用低品位α鋰輝石為原料直接提鋰的方法是在常規(guī)的熟化反應(yīng)器中，通過控制α鋰輝石、固體/液體含氟物、濃硫酸的加入比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等工藝操作條件，經(jīng)過傳質(zhì)、傳熱、反應(yīng)工藝過程，使天然α鋰輝石中鋰資源從固相中轉(zhuǎn)移成可溶于水的硫酸鋰，再用堿處理，制得鋰鹽；本方法具體的步驟包括
(1)將原料低品位α鋰輝石、固體或液體含氟物、硫酸按質(zhì)量配比投入到熟化反應(yīng)器中，預(yù)反應(yīng)后再進(jìn)行反應(yīng)，或者不經(jīng)預(yù)反應(yīng)直接進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完全后，產(chǎn)生氣體SiF4 ;鋰以硫酸鋰的形式存在于反應(yīng)固相之中；
(2)用水浸取反應(yīng)固相得到含硫酸鋰的混合溶液；
(3)過濾浸取液，調(diào)節(jié)該濾液pH以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子狀態(tài)的雜質(zhì)，過濾即得到純凈的硫酸鋰濾液； (4)將硫酸鋰濾液蒸發(fā)濃縮，除去水分后加入純堿沉淀鋰離子，再用常規(guī)干燥方法干燥，得到鋰鹽產(chǎn)品。上述方法的第I步中，所述原料低品位α鋰輝石、固體或液體含氟物、硫酸的質(zhì)量配比為I : 0.5 : 6;所述α鋰輝石是天然開采后未經(jīng)選礦及高溫焙燒的鋰輝石，其中LiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 20% 4. 31%;所述固體或液體含氟物是含氟礦物、氟鹽、含氟液體的一種或者多種；所述硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98% ;所述有預(yù)反應(yīng)溫度的為40°C，預(yù)反應(yīng)時間為20min ;所述直接反應(yīng)的溫度為220°C 、反應(yīng)時間3h。上述方法的第2步中，所述含硫酸鋰的混合溶液是含有硫酸鋰、硫酸鋁、硫酸鐵的混合溶液。上述方法的第3步中，所述調(diào)節(jié)濾液的pH是控制pH值為5. O 10. O。上述方法的第4步中，所述硫酸鋰濾液蒸發(fā)濃縮是在常壓下進(jìn)行的；所述濃縮后液加入純堿碳化沉鋰的量，以溶液的pH值達(dá)到9 10為準(zhǔn)。發(fā)明人指出本發(fā)明方法是利用氟化氫在較低溫度下可以破壞腐蝕硅酸鹽這一特性，在反應(yīng)過程中添加液相或者固相氟化物添加劑，直接腐蝕破壞天然α鋰輝石，省去了高溫1100°C焙燒α鋰輝石進(jìn)行晶形轉(zhuǎn)換的步驟，從而達(dá)到以天然α鋰輝石為原料直接提取鋰資源的目的。發(fā)明人又指出經(jīng)預(yù)反應(yīng)處理后的體系鋰提取率較無預(yù)反應(yīng)的體系提高6% 45%。采用本發(fā)明方法，解決了利用天然低品位α鋰輝石提取鋰的難題，有效地實(shí)現(xiàn)了低品位α鋰輝石資源的利用，方法操作簡單，效果好，能耗低，適用于以天然α鋰輝石為原料提取鋰的生產(chǎn)企業(yè)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I:
取原料低品位α鋰輝石U、含氟添加劑0.5t、98%硫酸6t，充分?jǐn)嚢韬笙仍陬A(yù)熟化反應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，控制溫度為40°C，預(yù)反應(yīng)時間為20min ;預(yù)反應(yīng)結(jié)束后混合料進(jìn)入熟化反應(yīng)器，在反應(yīng)溫度為220°C下反應(yīng)3h后結(jié)束。反應(yīng)固相用水浸取后，液固分離得到硫酸鋰、硫酸鋁、硫酸鐵等的混合溶液，經(jīng)檢測此時鋰提取率達(dá)到95. 3% ;進(jìn)一步調(diào)節(jié)該溶液的pH至5. O 10. O,以除去鋁、鎂、鈣、鐵等雜質(zhì)，濾去沉淀雜質(zhì)后，將溶液在常壓下進(jìn)行濃縮，再加入純堿進(jìn)行沉鋰，調(diào)節(jié)溶液的PH值為9. 0-10. O ;過濾烘干后，即得到92%以上的工業(yè)級碳酸鋰產(chǎn)品。實(shí)施例2:
取原料低品位α鋰輝石U、含氟添加劑I. 0t、98%硫酸9t，充分?jǐn)嚢韬笾糜诜磻?yīng)器中，在溫度為220°C下恒溫反應(yīng)3h后結(jié)束，反應(yīng)固相用水浸取后，液固分離得到硫酸鋰、硫酸鋁、硫酸鐵等的混合溶液，經(jīng)檢測無預(yù)反應(yīng)實(shí)驗鋰提取率僅為48. 7% ;進(jìn)一步調(diào)節(jié)該溶液的pH至5. O 10.0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等雜質(zhì)，濾去沉淀雜質(zhì)后，將溶液在常壓條件下進(jìn)行濃縮，再加入純堿進(jìn)行沉鋰，調(diào)節(jié)溶液的PH值為9. O 10. O ;過濾烘干后，即得到80%以上的粗碳酸鋰產(chǎn)品。上述產(chǎn)品，根據(jù)需要可用以進(jìn)一步制取精制鋰鹽。
權(quán)利要求
1.用低品位α鋰輝石為原料直接提取鋰的方法，其特征包括以下步驟 (1)將原料低品位α鋰輝石、固體或液體含氟物、硫酸按質(zhì)量配比投入到熟化反應(yīng)器中，預(yù)反應(yīng)后再進(jìn)行反應(yīng)，或者不經(jīng)預(yù)反應(yīng)直接進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完全后，產(chǎn)生氣體SiF4;鋰以硫酸鋰的形式存在于反應(yīng)固相之中； (2)用水浸取反應(yīng)固相得到含硫酸鋰的混合溶液； (3)過濾浸取液，調(diào)節(jié)該濾液pH以除去離子狀態(tài)的雜質(zhì)，過濾即得到純凈的硫酸鋰濾液； (4)將硫酸鋰濾液蒸發(fā)濃縮，除去水分后加入純堿碳化沉淀鋰離子，再用常規(guī)干燥方法干燥，得到鋰鹽產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于第I步中，所述原料低品位α鋰輝石、固體或液體含氟物、硫酸的質(zhì)量配比為I : 0.5 : 6;所述α鋰輝石是天然開采后未經(jīng)選礦及高溫焙燒的鋰輝石，其中LiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 20% 4. 31%;固體或液體含氟物是含氟礦物、氟鹽、含氟液體的一種或者多種；硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98% ;所述有預(yù)反應(yīng)溫度的為40°C，預(yù)反應(yīng)時間為20min ;所述直接反應(yīng)的溫度為220°C、反應(yīng)時間3h。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于第2步中，所述含硫酸鋰的混合溶液是含有硫酸鋰、硫酸鋁、硫酸鐵的混合溶液。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于第3步中，所述調(diào)節(jié)濾液的pH是控制pH值為 5. O 10. O。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于第4步中，所述硫酸鋰濾液蒸發(fā)濃縮是在常壓下進(jìn)行的；所述加入純堿碳化沉淀鋰離子的量，以溶液的PH值達(dá)到9 10為準(zhǔn)。
全文摘要
用低品位α鋰輝石為原料直接提取鋰的方法，該方法包括:(1)將原料低品位α鋰輝石、固體或液體含氟物、硫酸按配比投入到熟化反應(yīng)器中，預(yù)反應(yīng)后再進(jìn)行反應(yīng)，或者不經(jīng)預(yù)反應(yīng)直接進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完全后，產(chǎn)生氣體SiF4；鋰以硫酸鋰的形式存在于反應(yīng)固相之中；(2)用水浸取反應(yīng)固相得到含硫酸鋰的溶液；(3)過濾浸取液，調(diào)節(jié)濾液pH以除去離子狀態(tài)的雜質(zhì)，過濾即得到純凈的硫酸鋰濾液；(4)將硫酸鋰濾液蒸發(fā)濃縮，除去水分后加入純堿沉淀鋰離子，再用常規(guī)方法干燥，得到鋰鹽產(chǎn)品。本方法解決了利用天然低品位α鋰輝石提取鋰的難題，有效地實(shí)現(xiàn)了低品位α鋰輝石資源的利用，操作簡單，效果好，能耗低，適用于以天然α鋰輝石為原料提取鋰的企業(yè)。
文檔編號C22B26/12GK102690961SQ20121021742
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者何潤林, 劉剛, 李明浩 申請人:貴州開磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司