一種硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦物原料處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前含鋰的礦物較多，具有工業(yè)價(jià)值的主要有鋰輝石（Li2O?Al2O3 ? 4Si02)、鋰云 母KLi15Al1.JAlSi3O1J(0H，F(xiàn))2、透鋰長(zhǎng)石（Li2O?Al2O3WSiO2)、磷鋰云母LiAl[P04] (0H，F(xiàn)) 和鐵鋰云母K(Li,Al,Fe) [AlSi3O1J(0H，F(xiàn))2。同時(shí)鹽湖鹵水是提鋰的重要來(lái)源，由于鹵水中 提鋰成本低廉，目前已有很多廠家，但是由于鹵水中Mg等雜質(zhì)含量高，后期除雜繁瑣，導(dǎo)致 產(chǎn)品純度不高，并隨著鋰的需求增大，從礦石中提鋰已受一些廠家青睞并逐步開(kāi)始生產(chǎn)，使 得礦石中提鋰工藝逐漸成熟。
[0003] 碳酸鋰是一種重要的化工原料，隨著國(guó)家對(duì)鋰電材料的重點(diǎn)支持，鋰電在高能綠 色能源領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外對(duì)碳酸鋰需求量不斷增大，價(jià)格逐漸高漲。而Rb，Cs因其獨(dú) 特的光電效應(yīng)應(yīng)用于光催化及軍工領(lǐng)域，并且Rb沒(méi)有單獨(dú)的礦石可開(kāi)采，資源稀缺，遠(yuǎn)不 能滿足需求，因此如何綜合開(kāi)發(fā)利用鋰云母資源，具有相當(dāng)重要的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。
[0004] 江西宜春鋰云母礦中含有Li、Na、K、Rb、Cs、Al和F等多種有價(jià)值的金屬和非金 屬元素，具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，鋰云母礦中Li2O含量在4~5wt. %，僅次于鋰輝石的6~ 8wt. %，K2O含量可高達(dá)8. 5wt. %并且Rb含量可達(dá)到1~I. 5wt. %，由于Rb至今未找到其 單獨(dú)存在的礦石，因此Rb具有很大的開(kāi)采價(jià)值，因此鋰云母提鋰極具有利的資源優(yōu)勢(shì)。
[0005] 目前處理鋰云母方法主要為石灰石焙燒法、傳統(tǒng)硫酸法、硫酸鹽法、氯化焙燒及壓 煮法等。石灰石焙燒法、氯化焙燒法、傳統(tǒng)硫酸法等，均采用高溫?zé)Y(jié)進(jìn)行礦相重構(gòu)的方式， 溫度一般在800~IKKTC左右熱處理60~120min，因而能耗高，物料流通量大，Li等堿金 屬提取率低，有價(jià)金屬銣、銫等資源不能得到充分利用，體現(xiàn)不出鋰云母礦資源利用的優(yōu)勢(shì) 和價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的新方法。本發(fā)明 的效果在于對(duì)難處礦鋰云母中堿金屬元素及高含量鋁溶出，并逐步升溫至鋁鹽分解，回收 焙燒尾氣制酸促進(jìn)浸出劑最大化循環(huán)利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)零廢氣、零廢水、零廢渣排放，環(huán)保生 產(chǎn)。
[0007] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法包括以下工藝流程：鋰云母機(jī)械活化、 硫酸低溫處理提取有價(jià)金屬元素、中溫?zé)Y(jié)、尾氣回收、常溫水浸提取堿金屬硫酸鹽；具體 步驟如下：
[0009] (1)鋰云母機(jī)械活化：將鋰云母精礦干燥，采用歐版雷蒙磨處理至粒度全部通過(guò) 100 ~300 目；
[0010](2)硫酸低溫浸出：將步驟（1)所得鋰云母粉料與稀硫酸混合，造粒，然后于 200~300°C分段連續(xù)浸出提取有價(jià)金屬元素；
[0011] (3)中溫?zé)Y(jié)：待低溫處理反應(yīng)完全后，逐漸升溫至700~900°C進(jìn)行熱分解，使硫 酸鋁鹽轉(zhuǎn)化為氧化鋁以及so2、SCV混合氣體；
[0012] (4)尾氣回收：對(duì)步驟（3)熱分解產(chǎn)生氣體回收，催化轉(zhuǎn)化制備H2SO4，降低生產(chǎn)原 料采購(gòu)成本；
[0013] (5)水浸提鋰：將步驟（3)熱解后所得熟料采用常溫水解提取堿金屬元素。
[0014] 步驟（1)中，所述的鋰云母精礦為鉭鈮礦浮選后所得尾礦，鋰含量?jī)H低于鋰輝石。
[0015] 步驟（1)中，鋰云母精礦采用螺旋干燥機(jī)進(jìn)行烘干處理，熱源由中溫?zé)Y(jié)工藝段 尾氣所附帶殘余熱提供，歐版雷蒙磨頻率為600~800Hz條件下進(jìn)行機(jī)械活化，所得鋰云母 粉粒度在200~300目以下。
[0016] 步驟（2)中，機(jī)械活化鋰云母粉料與稀硫酸溶液混合造粒，控制硫酸濃度為50~ 75wt. %，然后置于輥道窯爐中連續(xù)升溫處理60~120min，溫度由90°C逐漸升溫至250°C。
[0017] 步驟（3)中，將低溫浸出反應(yīng)完全后的物料輸送至中溫工序，溫度由250°C逐漸升 溫至900°C，控制高溫反應(yīng)時(shí)間為30~60min;
[0018] 步驟（4)中，經(jīng)步驟（3)中溫處理熱分解硫酸鋁鹽以及低溫浸出殘留硫酸分解會(huì) 產(chǎn)生大量的SOdPSO3混合氣體，采用釩催化劑，兩轉(zhuǎn)兩吸法對(duì)廢氣處理回收制備硫酸，控制 尾氣中30 2含量低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)零廢氣排放生產(chǎn)。
[0019] 步驟（5)中，步驟（3)步所得熟料降溫至100~300°C浸出提取堿金屬硫酸鹽，浸 出劑采用提鋰后續(xù)工藝制備碳酸鋰所得的沉鋰母液，控制浸出溫度25~KKTC，攪拌反應(yīng) 時(shí)間為10~30min，體現(xiàn)了本發(fā)明用水量低、零廢水排放及循環(huán)利用資源的優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 上述浸出漿料采用帶式過(guò)濾，集液固分離與逆流洗滌為一體，洗液用于吸收SCVfjlJ 備H2SO4，部分返回成型造粒工藝段，所述帶式過(guò)濾控制真空度為-0. 1~-0. 3MPa。
[0021] 上述所得濾渣可直接成型燒制建筑砌塊，也可經(jīng)配料后制備陶瓷、玻璃及環(huán)保水 泥，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的零廢渣排放，達(dá)到資源綜合利用。
[0022] 本發(fā)明的積極效果如下：
[0023] 本發(fā)明不添加任何浸出助劑，鋰云母不需要經(jīng)高溫礦相重構(gòu)活化，大大節(jié)省能耗， 可有效提取鋰云母精礦中的有價(jià)堿金屬元素，浸出率均大于90%以上。采用一步連續(xù)升溫 熱處理法除鋁技術(shù)，將堿金屬硫酸鹽與鋁高效分離，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程，取消傳統(tǒng)硫酸浸 出后中和殘酸、除鋁等步驟，可極大的縮短工藝流程。本發(fā)明焙燒浸出漿料所得產(chǎn)物主要為 氧化鋁、不定型二氧化硅、硅鋁酸鹽及堿金屬硫酸鹽等，組分簡(jiǎn)單，可用較少量水進(jìn)行溶出， 提取堿金屬硫酸鹽，焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣包括S02、S03、以及部分混的HF可回收轉(zhuǎn)化為含 氟硫酸，返回浸出工序，實(shí)現(xiàn)原料循環(huán)利用，可大大降低生產(chǎn)成本。
[0024] 本發(fā)明焙燒熟料浸出劑采用后續(xù)沉鋰階段產(chǎn)生的沉鋰母液，浸出渣洗滌液用以吸 收SO3氣體制備硫酸，廢渣經(jīng)成型、燒結(jié)、退火制備輕質(zhì)建筑砌塊、實(shí)現(xiàn)真正意義的零廢氣、 零廢水、零廢渣排放，建成資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的新型化工生產(chǎn)企業(yè)。
[0025]本發(fā)明的效果在于對(duì)難處礦鋰云母中堿金屬元素及高含量鋁溶出，并逐步升溫至 鋁鹽分解，回收焙燒尾氣制酸促進(jìn)浸出劑最大化循環(huán)利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)零污染尾氣排放，環(huán)保 生產(chǎn)。焙燒熟料經(jīng)水浸提取堿金屬元素的硫酸鹽，具有堿金屬提取效率高、工藝簡(jiǎn)單、物料 流通量小、能耗低、浸出劑最大化循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，從而鋰云母的社會(huì)效益價(jià)值。提取堿 金屬后高鋁渣可用于制備陶瓷、玻璃、環(huán)保水泥及建筑砌塊等，實(shí)現(xiàn)鋰云母處理過(guò)程中零廢 氣、零污水、廢渣化排放，各步驟互相協(xié)同，共同實(shí)現(xiàn)鋰云母礦的經(jīng)濟(jì)、高效利用。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028] 下述實(shí)施例中使用的鋰云母采用江西宜春生產(chǎn)的鉭鈮鋰礦，鋰云母的各成分見(jiàn)表 1所示。
[0029] 表1鋰云母礦組成
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：所述方法包括以下工藝流程： 鋰云母機(jī)械活化、硫酸低溫處理提取有價(jià)金屬元素、中溫?zé)Y(jié)、尾氣回收、常溫水浸提取堿 金屬硫酸鹽；具體步驟如下： (1) 鋰云母機(jī)械活化：將鋰云母精礦干燥，采用歐版雷蒙磨處理至粒度全部通過(guò)100~ 300 目； (2) 硫酸低溫浸出：將步驟（1)所得鋰云母粉料與稀硫酸混合，造粒，然后于200~ 300°C分段連續(xù)浸出提取有價(jià)金屬元素； (3) 中溫?zé)Y(jié)：待低溫處理反應(yīng)完全后，逐漸升溫至700~900°C進(jìn)行熱分解，使硫酸鋁 鹽轉(zhuǎn)化為氧化鋁以及SO2、SCV混合氣體； (4) 尾氣回收：對(duì)步驟（3)熱分解產(chǎn)生氣體回收，催化轉(zhuǎn)化制備H2SO4，降低生產(chǎn)原料采 購(gòu)成本； (5) 水浸提鋰：將步驟（3)熱解后所得熟料采用常溫水解提取堿金屬元素。
2. 如權(quán)利要求1所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：步驟⑴中，所 述的鋰云母精礦為鉭鈮礦浮選后所得尾礦，鋰含量?jī)H低于鋰輝石。
3. 如權(quán)利要求1所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：步驟⑴中，鋰 云母精礦采用螺旋干燥機(jī)進(jìn)行烘干處理，熱源由中溫?zé)Y(jié)工藝段尾氣所附帶殘余熱提供， 歐版雷蒙磨頻率為600~800Hz條件下進(jìn)行機(jī)械活化，所得鋰云母粉粒度在200~300目 以下。
4. 如權(quán)利要求1所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：步驟⑵中，機(jī) 械活化鋰云母粉料與稀硫酸溶液混合造粒，控制硫酸濃度為50~75wt. %，然后置于輥道 窯爐中連續(xù)升溫處理60~120min，溫度由90°C逐漸升溫至250°C。
5. 如權(quán)利要求1所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：步驟（3)中，將 低溫浸出反應(yīng)完全后的物料輸送至中溫工序，溫度由250°C逐漸升溫至900°C，控制高溫反 應(yīng)時(shí)間為30~60min。
6. 如權(quán)利要求1所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：步驟⑷中，經(jīng) 步驟（3)中溫處理熱分解硫酸鋁鹽以及低溫浸出殘留硫酸分解會(huì)產(chǎn)生大量的SOjP SOJg 合氣體，采用釩催化劑，兩轉(zhuǎn)兩吸法對(duì)廢氣處理回收制備硫酸，控制尾氣中SO2含量低于國(guó) 家排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)零廢氣排放生產(chǎn)。
7. 如權(quán)利要求1所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：步驟（5)中，步 驟（3)步所得熟料降溫至100~300°C浸出提取堿金屬硫酸鹽，浸出劑采用提鋰后續(xù)工藝制 備碳酸鋰所得的沉鋰母液，控制浸出溫度25~KKTC，攪拌反應(yīng)時(shí)間為10~30min。
8. 如權(quán)利要求7所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：上述浸出漿料 采用帶式過(guò)濾，集液固分離與逆流洗滌為一體，洗液用于吸收30 3制備H 2S04，部分返回成型 造粒工藝段，所述帶式過(guò)濾控制真空度為-0. 1~-0. 3MPa。
9. 如權(quán)利要求8所述的硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，其特征在于：上述所得濾渣 可直接成型燒制建筑砌塊，也可經(jīng)配料后制備陶瓷、玻璃及環(huán)保水泥，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的零廢渣 排放，達(dá)到資源綜合利用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硫酸處理鋰云母提鋰除鋁的方法，包括以下工藝流程：1)鋰云母機(jī)械活化；2)硫酸低溫處理提取有價(jià)金屬元素；3)中溫?zé)Y(jié)；4)尾氣回收；5)常溫水浸提取堿金屬硫酸鹽。本發(fā)明對(duì)難處礦鋰云母中堿金屬元素及高含量鋁溶出，并逐步升溫至鋁鹽分解，回收焙燒尾氣制酸促進(jìn)浸出劑最大化循環(huán)利用。焙燒熟料經(jīng)水浸提取堿金屬元素的硫酸鹽，具有堿金屬提取效率高、工藝簡(jiǎn)單、物料流通量小、能耗低、浸出劑最大化循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，從而鋰云母的社會(huì)效益價(jià)值。提取堿金屬后高鋁渣可用于制備陶瓷、玻璃、環(huán)保水泥及建筑砌塊等，實(shí)現(xiàn)鋰云母處理過(guò)程中零廢氣、零污水、廢渣化排放，各步驟互相協(xié)同，共同實(shí)現(xiàn)鋰云母礦的經(jīng)濟(jì)、高效利用。
【IPC分類(lèi)】C01D15-08, C01F7-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104876250
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510295996
【發(fā)明人】劉金練, 王迎春
【申請(qǐng)人】江西合縱鋰業(yè)科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日