一种低温高压脉冲电场活化低品位锂矿的提锂方法与流程

本技术涉及低品位新能源矿产清洁冶金、外场强化矿物活化、固废资源化利用领域，具体而言，涉及一种低温高压脉冲电场活化低品位锂矿的提锂方法。

背景技术：

1、随着新能源储能及动力电池产业快速扩张，高品位锂矿资源日益枯竭，低品位锂云母、黏土锂矿、低品位锂辉石已成为行业开发主体。现有提锂工艺主要分为高温焙烧法、强酸浸出法、常规有机酸浸出法三类，均存在显著技术缺陷：

2、高温焙烧法需要800-1100℃高温煅烧，能耗巨大、设备损耗严重，生产过程产生氟化氢、二氧化硫等有毒废气，环保成本极高；同时高温易造成锂矿烧结包裹，反而导致浸出率下降。

3、强酸浸出法采用浓硫酸、浓盐酸体系，设备腐蚀严重、杂质大量溶出、后续提纯复杂、废酸处理压力极大，不符合绿色矿山发展方向。

4、常规低温有机酸浸出工艺绿色无污染，但无法破坏锂矿致密硅酸盐晶体结构，锂元素被晶格紧密包裹，常温、低温下活性极差，浸出率普遍低于85%，无法工业化量产。

5、现有公开技术中，高压脉冲电场多用于矿石破碎、预解离、磨矿节能；低压脉冲电场多用于黏土矿离子迁移脱附，其应用层面相对来说比较窄。

6、有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

1、本技术的第一目的是提供一种低温高压脉冲电场活化低品位锂矿的提锂方法，该提锂方法采用低温恒温控温、高压脉冲电场晶格畸变活化、硬岩锂矿有机酸低温提锂的方式，全程低温、无焙烧、绿色低腐蚀、浸出率高。

2、本技术的第二目的在于提供采用上述低温高压脉冲电场活化低品位锂矿的提锂方法配套进行提锂的提锂装置，保障矿物仅发生晶格畸变、不产生热副反应，可针对柠檬酸-苹果酸-乙酸三元复配浸出体系进行优化，并能够实现尾渣的零固废堆存。

3、为了实现上述目的，本技术提供了一种低温高压脉冲电场活化低品位锂矿的提锂方法，包括如下步骤：

4、将低品位锂矿研磨形成矿浆，在温度为25-50℃的条件下进行高压脉冲电场处理；

5、将处理后的矿浆采用复合有机酸选择性浸出，所述复合有机酸包括柠檬酸、苹果酸以及乙酸；

6、浸出结束后实现固液分离、沉淀回收有价金属、尾渣低温资源化。

7、针对现有技术中的低品位锂云母、黏土锂矿、低品位锂辉石提锂工艺普遍存在高温焙烧能耗高、强酸浸出污染大、低温浸出率低、矿物晶格惰性难破除、固废利用率低的技术缺陷，本技术提出一种低温恒温环境下高压脉冲电场晶格预活化、低腐蚀复合有机酸选择性浸出、多金属协同回收、尾渣全资源化的一体化提锂方法。

8、上述提锂方法的核心点在于在5-50℃全程低温、无焙烧、无高温热相变条件下，利用微秒级高压脉冲电场的介电击穿效应，精准破坏锂矿硅酸盐晶体致密结构，在矿物内部生成均匀微裂纹与晶格畸变，大幅降低锂离子脱出能垒，彻底突破传统低温浸出矿物活性不足、回收率低的技术缺陷。

9、通过匹配柠檬酸-苹果酸-乙酸三元复配绿色浸出体系，实现锂元素的高选择性浸出，抑制大量杂质溶出，同步回收钾、铝、铷、铯伴生金属，最终尾渣经低温改性全部转化为建筑无机填料，实现全流程低碳、低腐蚀、零固废排放。

10、本技术的低品位锂矿为锂云母、黏土型锂矿、低品位锂辉石中的一种或多种混合矿，原矿锂含量0.3%-1.2%。

11、优选地，作为进一步可实施的方案，高压脉冲电场处理的电场强度25-40kv/cm，脉冲宽度5-15μs，脉冲频率200-400hz，高压脉冲电场处理的时间为3-8min。

12、优选地，作为进一步可实施的方案，高压脉冲电场处理的温度为35℃，电场强度32kv/cm、脉冲宽度10μs、脉冲频率300hz、活化时间5min。

13、上述过程采用水冷闭环恒温控制系统，可持续带走脉冲瞬时微量焦耳热，保证活化全过程无温升、无热焙烧、无矿物热相变，体系温度波动不超过±2℃。

14、优选地，作为进一步可实施的方案，所述复合有机酸为柠檬酸、苹果酸以及乙酸的混合，三者的质量比为（1-4）:（1-3）:1。

15、优选地，作为进一步可实施的方案，所述复合有机酸中的柠檬酸、苹果酸以及乙酸的质量比为3:2:1。

16、优选地，作为进一步可实施的方案，选择性浸出的温度为60-90℃、搅拌300-500r/min，浸出时间为2-4h。

17、优选地，作为进一步可实施的方案，添加的复合有机酸的质量浓度为8%-15%。

18、优选地，作为进一步可实施的方案，低品位锂矿研磨形成的矿浆，包括目粒度为200目质量百分比含量60-75%的锂矿矿浆，矿浆固液比为1：（2-4）。

19、优选地，作为进一步可实施的方案，尾渣低温资源化的方法包括如下步骤：尾渣经烘干、超细研磨、60-80℃低温交联改性。

20、本技术技术方案的核心机理在于：高压微秒脉冲电场在低温恒温水环境下，对锂矿硅酸盐晶格产生介电击穿、微裂纹扩展、晶格畸变三重效应，打断部分si-o、al-o矿物骨架键，大幅降低锂离子脱出能垒。

21、脉冲放电为瞬时微秒级释能，能量主要用于晶格结构破坏，转化为热能比例极低，配合水冷恒温系统可完全抑制积热，全程保持低温无热相变。

22、活化后的矿物孔隙率大幅提升、离子扩散通道通畅，配合三元复合有机酸的选择性螯合作用，实现低温条件下锂的超高效率浸出。

23、通过外场微观晶格改性突破低温提锂技术瓶颈，实现低品位难处理锂矿的高效、低碳、清洁的资源化开发利用。

24、本技术的上述提锂方法工艺稳定、参数可控，锂综合浸出率可达97.5%以上，较常规低温有机酸工艺提升12%以上，能耗较焙烧工艺降低75%，大幅改善现有工艺的工业性能指标参数。

25、优选地，固液分离、沉淀回收有价金属的具体工艺参数为：全程搅拌转速250r/min、体系温度40-60℃；先调节ph4.0-4.5、40℃反应60min沉淀铝；再调ph8.0-8.5、50℃反应90min沉淀钾；最后分段调ph9.0-9.5、55℃沉淀铷，ph10.0-10.5、60℃沉淀铯，各段沉降静置时间分别为90min、120min、160min，沉淀药剂过量系数1.05-1.15倍。

26、更优选地，控温50℃，一级沉淀ph4.2、二级ph8.2、三级铷ph9.2、铯ph10.2。

27、优选地，尾渣低温资源化的操作步骤为：湿尾渣60-80℃低温烘干45-75min至含水率≤3%；超细粉碎至-325目含量≥92%；以干尾渣质量计添加0.3%-0.8%硅烷偶联剂、5%-10%轻质碳酸钙、2%-4%有机酸分散剂，60-80℃恒温交联改性90-150min，搅拌转速300r/min，冷却筛分后全部制备建筑无机填料。

28、更优选地，烘干温度70℃、烘干60min，70℃交联改性120min，硅烷偶联剂添加量0.5%、轻质碳酸钙7%、分散剂3%。

29、本技术还提供了一种提锂装置，采用上述低温高压脉冲电场活化低品位锂矿的提锂方法进行提锂，提锂装置依次包括低温高压脉冲电场恒温活化装置、有机酸密闭浸出反应釜以及提锂尾渣低温烘干-超细粉碎-交联改性成套机组。

30、现有设备无独立水冷恒温夹层，脉冲放电产热后体系自由升温，多为常温/高温解离，仅用于矿石预破碎、磨矿节能；无25-50℃锁温、温度波动±2℃的控温设计。

31、本技术中的低温高压脉冲电场恒温活化装置，通过水冷恒温结构配合低温脉冲工艺，从设备层面保障矿物仅发生晶格畸变、不产生热副反应，构成上述提锂方法可实现97.5%高浸出率的硬件基础。

32、常规有机酸浸出釜无分层保温、内置多点温控传感器组合，普通搅拌釜搅拌均匀性差，三元有机酸螯合反应传质效率低。

33、本技术中的有机酸密闭浸出反应釜，配套300-500r/min变频搅拌、全域温控组件，精准匹配60-90℃有机酸浸出区间，密闭结构能够防止有机酸挥发损耗，泄压阀适配弱酸体系常压密闭工况。设备结构整体针对柠檬酸-苹果酸-乙酸三元复配浸出体系进行优化，完全区分于强酸高压浸出釜以及高温焙烧釜等结构。

34、此外，现有的锂渣资源化设备多配套600℃以上高温煅烧窑，无60-80℃低温烘干、低温交联改性一体化连续机组。

35、而本技术中的提锂尾渣低温烘干-超细粉碎-交联改性成套机组，回收前端浸出废有机酸作为改性分散剂，烘干尾气冷凝回用有机酸，设备全线实现药剂闭环循环。低温改性仓配套恒温夹层、低速搅拌，适配硅烷偶联剂低温交联反应。

36、提锂装置的整条机组工艺流程排布、设备串联顺序与本技术中的提锂方法对应适配，可实现尾渣的零固废堆存、完整落地烘干、超细粉碎以及低温交联改性，将提锂尾渣100%转化为建筑填料，消除固废堆存，形成全流程绿色闭环的末端成套装置。

37、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

38、1）克服了低温必然低浸出率的行业固有偏见，通过物理外场晶格改性从微观层面激活惰性锂矿，在无高温、无强腐蚀药剂条件下实现97.5%以上超高浸出率。

39、2）低温脉冲无积热，工艺稳定可控，采用窄脉宽、中低频脉冲设计，产热极低，搭配水冷闭环恒温系统，全程严格控制25-50℃低温，不会产生高温、不会出现矿物烧结、热分解、相变副反应，可稳定连续工业化运行。

40、3）绿色低碳，全程无高温废气、无废酸排放，有机酸可降解可循环，尾渣全部改性制备建材填料，实现零固废堆存。

41、本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。