一种从伟晶岩型含锂铍矿中同步提取锂和铍的方法

本发明涉及有色金属湿法冶金及矿物资源综合利用，具体涉及一种从伟晶岩型含锂铍矿中同步提取锂和铍的方法。

背景技术：

1、锂和铍均属于重要战略性关键金属资源，在新能源、高端制造、航空航天、核工业、电子信息及国防工业等领域具有重要应用价值。锂因具有优异的电化学性能，被广泛应用于锂离子电池、储能材料、玻璃陶瓷及润滑材料等领域；铍具有密度低、比刚度高、导热性能优异及良好的中子透过能力，在航空航天、核工业、电子信息及精密制造等领域具有重要作用。并且，随着新能源产业和高端装备制造业的快速发展，对锂、铍资源的高效综合利用提出了更高要求。

2、伟晶岩型矿床是锂、铍资源的重要来源之一。伟晶岩型含锂铍矿中，锂通常赋存于锂辉石、锂长石等硅铝酸盐矿物中，铍通常赋存于绿柱石等矿物中，并常伴生石英、长石、铁氧化物、锰氧化物等脉石或杂质矿物。由于锂和铍赋存矿物类型不同，晶体结构稳定，化学反应活性差异明显，使得二者在冶金处理过程中难以同步高效浸出。

3、现有锂资源开发通常采用焙烧转型、酸化焙烧、水浸等工艺进行提取；铍资源开发则多采用硫酸法、氟盐法或碱法等工艺进行处理。上述方法大多针对单一金属资源建立独立工艺路线。当原料为锂、铍共伴生矿物时，若分别建立锂、铍回收流程，不仅工艺流程长、能耗高、药剂消耗大，而且易造成共伴生有价元素损失，不利于资源综合利用。

4、此外，由于伟晶岩型含锂铍矿中的锂辉石、绿柱石等矿物晶体结构稳定，若直接酸浸或简单酸熟化处理，因处理过程中矿物结构难以被充分破坏，导致锂和铍的浸出率较低。若直接采用强酸处理，还可能造成铁、铝、硅等杂质大量进入浸出液，增加后续浸出液的净化除杂难度和药剂消耗。

5、因此，针对伟晶岩型含锂铍矿中稳定的硅铝酸盐矿物结构，亟需一种能够从伟晶岩型含锂铍矿中同步提取锂和铍的工艺，使锂和铍能够同步进入同一浸出液，实现锂和铍的同步活化、同步浸出，并兼顾铁等杂质的有效控制，同时为后续锂产品和铍产品的分别制备提供适宜原料液，从而提高伟晶岩型含锂铍矿资源的综合利用率。

技术实现思路

1、本发明旨在解决伟晶岩型含锂铍矿中以下三个技术问题：

2、1.锂辉石（α 相稳定）与绿柱石（环状硅铝骨架）晶体结构稳定，常规酸浸或低温酸焙烧难以同步充分活化，锂、铍浸出率低；

3、2.伟晶岩伴生铁含量高（通常 3～8%），强酸处理时铁大量共浸，后续净化除杂药剂消耗大、锂铍易损失；

4、3.现有锂、铍分治工艺路线长、能耗高，缺乏适用于锂铍共伴生硅铝酸盐矿的同步提取工艺。

5、为解决上述技术问题，本发明提供了一种从伟晶岩型含锂铍矿中同步提取锂和铍的方法，包括如下步骤：

6、s1、将伟晶岩型含锂铍矿破碎、细磨，然后与含钙助熔剂及碳质还原剂混合，得到混合物料；

7、s2、将所述混合物料在1300～1500℃高温熔融处理30～120 min，使矿石中锂赋存的锂辉石、锂长石及铍赋存的绿柱石发生熔融活化，锂和铍进入含锂铍玻璃相，同时铁氧化物被碳质还原剂还原形成富铁相，冷却后获得含锂铍玻璃相与富铁相共存的熔融产物；

8、s3、对所述熔融产物进行破碎和分离，得低铁含锂铍玻璃渣；

9、s4、用质量浓度93%～98%的硫酸对所述低铁含锂铍玻璃渣熟化处理使玻璃渣中的锂和铍转化为可溶性硫酸盐得到熟化产物，；

10、s5、对所述熟化产物水浸处理，经固液分离后获得含锂铍浸出液，实现锂和铍同步进入液相；

11、其中，所述含钙助熔剂的加入量按伟晶岩型含锂铍矿中sio2与含钙助熔剂中cao的摩尔比为1:0.2～1:0.5控制，所述碳质还原剂的加入量按碳与伟晶岩型含锂铍矿中铁氧化物理论可还原氧的物质的量比c/o为0.5～2.0控制。

12、进一步地，步骤 s1 中所述伟晶岩型含锂铍矿经破碎、细磨后，粒径小于 0.074mm 的颗粒质量占比不少于 80%；优选不少于 95%。

13、优选地，步骤 s1 中所述伟晶岩型含锂铍矿经破碎、细磨后，粒径小于 0.074 mm的颗粒质量占比不少于 95%。

14、进一步地，步骤 s1 中所述含钙助熔剂为 cao、生石灰、石灰石煅烧产物或其它能够降低硅铝酸盐网络聚合度的含钙熔剂中的一种或多种。

15、进一步地，所述含钙助熔剂为 cao，所述 sio2与cao的摩尔比为 1:0.3。

16、进一步地，步骤 s1 中所述碳质还原剂为碳粉、石墨粉、焦炭粉、煤粉、生物质炭中的一种或多种；所述 c/o 比为 1.0。

17、进一步地，步骤 s2 中所述高温熔融处理温度为1350～1450℃，处理时间为45～90 min；所述高温熔融处理的设备采用电弧炉、电阻炉或感应炉。

18、进一步地，步骤 s3 中所述分离采用机械分离、破碎分离、磁选分离中的一种或多种。

19、优选地，所述分离采用破碎后磁选分离。

20、进一步地，步骤 s4 中所述熟化处理的硫酸与低铁含锂铍玻璃渣的质量比为0.8:1～1.8:1；熟化时间为30～90 min；所述熟化处理前向低铁含锂铍玻璃渣中加水调浆，调浆水加入量为 0.2～0.6 ml/g。

21、优选地，所述熟化处理的硫酸与低铁含锂铍玻璃渣的质量比为 1.35:1，熟化时间为 45 min，所述加水调浆的水加入量为0.37 ml/g。

22、进一步地，步骤s5中所述熟化产物水浸处理的液固比为5:1～15:1，优选为 10:1；水浸处理的浸出温度为60～95℃，优选为 90 ℃，浸出时间为30～120 min，优选为 60min。

23、优选地，所述熟化产物水浸处理的液固比为 10:1，水浸处理的浸出温度为90℃，浸出时间为60min。

24、本发明提供的一种从伟晶岩型含锂铍矿中同步提取锂和铍的方法，适用于伟晶岩型含锂铍矿，以及锂、铍共伴生的其他硅铝酸盐矿物资源的综合回收。

25、本发明提供的一种从伟晶岩型含锂铍矿中同步提取锂和铍的方法，具有以下有益效果：

26、（1）锂铍同步高效活化。通过 1300～1500 ℃ 高温熔融使锂辉石、绿柱石晶格彻底破断，cao 进一步降低硅铝网络聚合度，锂、铍同步进入玻璃相，规避了传统工艺中锂需α→β 转型、铍需氟盐或高温强酸单独处理的难题。实施例数据显示，本发明 li 浸出率95.10～96.46%，be 浸出率 96.39～96.93%；而对比例 1（无熔融直接酸熟化）be 仅18.52%、li 仅 26.37%，对比例 2（无 cao）be 仅 12.85%、li 仅 15.74%，落差超过 78 个百分点，技术效果显著。

27、（2）铁杂质可控，降低后续净化负担。碳质还原剂使铁氧化物还原为富铁相，冷却过程中与玻璃相分相分离，获得"低铁含锂铍玻璃渣"，后续硫酸熟化水浸时铁共浸量显著降低，可减少除铁药剂消耗与锂铍共沉淀损失。

28、（3）工艺流程简短，易于工业化。原料（矿石、cao、碳粉）与设备（电阻炉/电弧炉、磁选机、熟化槽）均为工业成熟配置，全流程连续性好，适用于伟晶岩型含锂铍矿及锂铍共伴生其他硅铝酸盐矿（如锂云母铍伴生矿、金绿宝石型铍矿等）的综合回收。

29、（4）参数区间经优化锁定。sio2:cao = 1:0.2～1:0.5 的摩尔比区间是针对"锂辉石＋绿柱石双硅铝相＋后续硫酸熟化"场景优化的——cao 过低则聚合度降不透，过高则熟化时石膏（caso4）过量影响过滤；c/o = 0.5～2.0 确保铁还原分相与碳残留不过量的平衡；硫酸与玻璃渣质量比 0.8:1～1.8:1 覆盖 li2so4、beso4完全转化的酸当量需求。