專利名稱：鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種礦石提鋰技術領域，更具體為一種鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝。
背景技術：
鋰和鋰鹽已經由傳統的應用領域如玻璃陶瓷、電解鋁、潤滑脂、制冷等擴展到鋁鋰合金、鋰電池、核聚變等高新技術領域，特別是新能源對于高效蓄電池可能存在的爆發式需求增長，對鋰鹽工業的技術進步提出了緊迫的挑戰，研究新的鋰礦物提鋰技術對世界新能源的發展具有十分重要的意義。目前提鋰的主要原料是鹽湖鹵水和固體鋰礦物，中國鋰云母和鋰輝石的儲量豐富。從鋰礦物中提鋰的方法主要有硫酸鹽法、氯化物法、石灰石法、硫酸法以及氣-固反應法。這些方法都是將鋰礦物進行高溫煅燒，然后用不同的方法處理煅燒渣進一步制取鋰鹽， 存在著生產成本高，能耗大，鋰提取率低，廢渣量大。

發明內容
為解決上述存在的問題，本發明提出了一種鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，利用氟化學特有的破壞硅酸鹽礦物晶體結構的性質，采用α鋰輝石不經過晶型轉換直接提鋰，在相對較低反應溫度溫下就可以破壞鋰輝石致密的層狀晶體結構，達到高效提鋰的目的，大大降低了生產過程中的能耗，在生產鋰鹽的同時亦可綜合利用α鋰輝石礦物的各種有價值成分。為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下 一種鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，通過以下步驟實現
1)將原料α鋰輝石精礦粉、添加劑、硫酸按1:0. 1-2 0. 5-5的重量配比均勻混合；
2)將上述混合均勻后的原料送入反應器中完成反應，反應過程中產生的氣體及時抽
出；
3)反應器中存留的反應渣用水浸取，經過液固分離得到硫酸鹽溶液，除去溶液中的鉀、 鈉、鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；
4)雜質濾除后，剩余溶液進行濃縮，得到含有鋰離子的沉淀物，過濾制得粗鋰鹽產品， 根據需要可制取精制鋰鹽。所述步驟1)中的原料預熱并混合均勻后再送入反應器中完成反應。所述原料的預熱溫度為50-150°C，預熱時間為0. 1-2小時。步驟2)中原料進入反應器后，在溫度為150_350°C下反應0. 5-4小時。所述添加劑為含氟的礦物、鹽或酸的一種或多種。原料中α鋰輝石精礦粉中Li2O的重量含量彡5.0%，添加劑中F的重量含量彡10%，硫酸中H2SO4的重量含量彡50%。步驟3)中采用成礬結晶除雜以及調節PH除雜，除去鉀、鈉、鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質。
調節PH除雜過程中調節的PH范圍為5. 0-11. 0。反應過程中產生的氣體抽出后，通過降溫除塵后用水或堿溶液吸收。本發明所提供的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其有益效果在于
1、工藝路線不需要高溫煅燒，α鋰輝石不經過晶型轉換直接提鋰，利用氟化學腐蝕硅氧化物的特性，采用添加劑與硫酸一起在較低反應溫度下即可破壞鋰礦物晶體結構，大大節約了生產能耗；
2、反應物料中的氟以氟化硅、氟化氫氣體的形式與反應渣分離，并被吸收獲得氟硅酸或氟硅酸鹽用來生產氟化鹽產品，反應渣被水浸出后獲得含鋰的硫酸鹽溶液，濾渣主要為硫酸鈣，可作為人造石膏加以利用；
3、獲得的含鋰的硫酸鹽溶液在沉淀鉀、鈉、鋁、鐵、鎂、鈣等雜質后，進一步濃縮、沉淀、 分離獲得鋰鹽，具有鋰提取率高，并可綜合利用礦物中各種有價值成份實現聯產，綜合效益好，生產成本低、生產能耗小等優點。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述
本發明提供的一種鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，通過以下步驟實現 1)稱取α鋰輝石精礦粉、添加劑、硫酸三種原料，添加劑可采用含氟的礦物、鹽或酸的一種或多種，F的重量含量彡10%, α鋰輝石精礦粉中Li2O的重量含量彡5. 0%，硫酸中H2SO4 的重量含量> 50%。將上述原料α鋰輝石精礦粉、添加劑、硫酸按1 :0. 1-2 0. 5-5的重量配比混合并攪拌均勻。2)將上述混合均勻后的原料送入反應器中完成反應，也可以先將上述原料送入混料器中預熱并攪拌均勻，再送入反應器中完成反應，有助于提高反應速率。混料器中原料的預熱溫度為50-150°C，預熱時間為0. 1-2小時。原料進入反應器后，在溫度為150-350°C下反應0.5-4小時。反應過程中產生的氣體主要為四氟化硅、水蒸氣、氟化氫，及時抽出并通過降溫除塵后用水或堿溶液吸收，獲得氟硅酸或氟硅酸鹽用來生產氟化鹽產品。3)反應器中存留的反應渣用水浸取，經過液固分離得到硫酸鹽溶液，采用成礬結晶除雜以及調節PH除雜，調節pH范圍在5. 0-11. 0，除去溶液中的鉀、鈉、鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，濾渣主要為硫酸鈣，可作為人造石膏加以利用。4)雜質濾除后，剩余溶液進行濃縮，得到含有鋰離子的沉淀物，過濾制得粗鋰鹽產品，根據需要可制取精制鋰鹽。實施例1
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 0. 1 0.5, α鋰輝石精礦粉中Li2O 的重量含量為5. 5%，所述添加劑為重量濃度30%的氫氟酸，F的重量含量為10%，硫酸的重量濃度為50%。混料器中的預熱溫度為50°C，預熱時間為0.1小時。混合物料進入反應器中，在反應溫度為350°C下反應2小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液，加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質， 調節該溶液的PH為6. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為80%的粗鋰鹽產品，根據用途需要，制取相應的精制
Τττ . ο
4
實施例2
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 2 5, α鋰輝石精礦粉中Li2O的重量含量為5. 5%，所述添加劑為重量濃度70%的氟化鈣，F的重量含量為15%，硫酸的重量濃度為60%。混料器中的預熱溫度為150°C，預熱時間為1小時。混合物料進入反應器中， 在反應溫度為200°C下反應4小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液，加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，調節該溶液的PH為5. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為85%的粗鋰鹽產品，根據用途需要，制取相應的精制鋰
Τττ . ο實施例3:
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 1 3, α鋰輝石精礦粉中Li2O的重量含量為6. 0%，所述添加劑為重量濃度30%的氫氟酸，F的重量含量為15%，硫酸的重量濃度為，70%。混料器中的預熱溫度為100°C，預熱時間為1小時。混合物料進入反應器中， 在反應溫度為250°C下反應2小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液，加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，調節該溶液的PH為5. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為85%的粗鋰鹽產品，根據用途需要，制取相應的精制鋰
Τττ . ο實施例4
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 1 4, α鋰輝石精礦粉中Li2O的重量含量為5. 5%，所述添加劑為重量濃度30%的氫氟酸和重量濃度70%的氟化鈣，F的重量含量為10%，硫酸的重量濃度為50%。混料器中的預熱溫度為120°C，預熱時間為0. 5小時。混合物料進入反應器中，在反應溫度為150°C下反應4小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液，加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，調節該溶液的PH為10. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為85%的粗鋰鹽產品， 根據用途需要，制取相應的精制鋰鹽。實施例5
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 0.5 3, α鋰輝石精礦粉中Li2O 的重量含量為5. 5%，所述添加劑為含氟礦物、鹽和酸的混合物，F的重量含量為12%，硫酸的重量濃度為50%。混料器中的預熱溫度為100°C，預熱時間為1小時。混合物料進入反應器中，在反應溫度為350°C下反應0.5小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液， 加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，調節該溶液的PH為11. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為80%的粗鋰鹽產品，根據用途需要，制取相應的精制鋰鹽。實施例6
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 0. 1 0.5, α鋰輝石精礦粉中Li2O 的含量為5. 0%，所述添加劑為重量濃度30%的氫氟酸，F的重量含量為，20%，硫酸的重量濃度為50%。混料器中的預熱溫度為100°C，預熱時間為2小時。混合物料進入反應器中， 在反應溫度為300°C下反應1小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液，加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，調節該溶液的PH為5. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為85%的粗鋰鹽產品，根據用途需要，制取相應的精制鋰
Τττ . ο 實施例7
原料重量比為α鋰輝石精礦粉添加劑硫酸=1 0. 1 0.5, α鋰輝石精礦粉中Li2O 的含量為5. 5%，所述添加劑為重量濃度30%的氫氟酸，F的重量含量為25%，硫酸的重量濃度為50%。混料器中的預熱溫度為150°C，預熱時間為0.5小時。混合物料進入反應器中， 在反應溫度為300°C下反應3小時。反應渣用水浸取后，液固分離得到硫酸鹽溶液，加入含有硫酸鈉的沉鋰母液，濃縮后冷卻到_5°C除去溶液中大部分的鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質，調節該溶液的PH為6. 0，以除去鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；將雜質濾去后，溶液進行濃縮，沉淀鋰離子后過濾，得含碳酸鋰重量比為90%的粗鋰鹽產品，根據用途需要，制取相應的精制鋰
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權利要求
1.一種鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，通過以下步驟實現1)將原料α鋰輝石精礦粉、添加劑、硫酸按1:0. 1-2 0. 5-5的重量配比均勻混合；2)將上述混合均勻后的原料送入反應器中完成反應，反應過程中產生的氣體及時抽出；3)反應器中存留的反應渣用水浸取，經過液固分離得到硫酸鹽溶液，除去溶液中的鉀、 鈉、鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；4)雜質濾除后，剩余溶液進行濃縮，得到含有鋰離子的沉淀物，過濾制得粗鋰鹽產品， 根據需要可制取精制鋰鹽。
2.根據權利要求1所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，所述步驟1)中的原料預熱并混合均勻后再送入反應器中完成反應。
3.根據權利要求2所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，所述原料的預熱溫度為50-150°C，預熱時間為0. 1-2小時。
4.根據權利要求1所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，步驟2)中原料進入反應器后，在溫度為150-350°C下反應0. 5-4小時。
5.根據權利要求1所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，所述添加劑為含氟的礦物、鹽或酸的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，原料中α鋰輝石精礦粉中Li2O的重量含量> 5. 0%，添加劑中F的重量含量> 10%，硫酸中的重量含量 ^ 50%ο
7.根據權利要求1所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，步驟3)中采用成礬結晶除雜以及調節pH除雜，除去鉀、鈉、鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質。
8.根據權利要求7所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，調節PH除雜過程中調節的PH范圍為5. 0-11.0。
9.根據權利要求1所述的鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，其特征在于，反應過程中產生的氣體抽出后，通過降溫除塵后用水或堿溶液吸收。
全文摘要
本發明提供了一種鋰輝石精礦氟化學提鋰工藝，該工藝步驟包括1)將原料α鋰輝石精礦粉、添加劑、硫酸按10.1-20.5-5的重量配比均勻混合；2)將上述混合均勻后的原料送入反應器中完成反應，反應過程中產生的氣體及時抽出；3)反應器中存留的反應渣用水浸取，經過液固分離得到硫酸鹽溶液，除去溶液中的鉀、鈉、鋁、鎂、鈣、鐵等離子雜質；4)雜質濾除后，剩余溶液進行濃縮，得到含有鋰離子的沉淀物，過濾制得粗鋰鹽產品，根據需要可制取精制鋰鹽。本發明所述的工藝，α鋰輝石不需要晶型轉換直接提鋰，反應溫度低，生產能耗小，鋰提取率高，在生產鋰鹽的同時亦可綜合利用鋰輝石礦物的各種有價值成分。
文檔編號C22B26/12GK102417995SQ20111035893
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者劉緒凱, 安超, 曠戈, 李勇, 李吉山, 王明悅, 陳衍民 申請人:山東瑞福鋰業有限公司