一种低铝富锂黏土提锂方法

1.本技术涉及有色金属冶炼技术领域，尤其涉及一种低铝富锂黏土提锂方法。


背景技术：

2.随着我国经济的发展，锂电池领域不断取得突破，市场对锂的需求迅速增长，目前，锂资源分为盐湖卤水型、硬岩型和黏土型。已开发的锂资源有盐湖型和硬岩型锂资源，其中，盐湖型锂资源因高海拔、高镁锂比等问题一定程度制约了盐湖锂工业发展，而硬岩型锂矿技术较为成熟，但占比较小。黏土型锂矿(即富锂黏土)通常与沉积型铝土矿相伴生，且锂矿矿体并不比铝土矿矿体薄太多。鉴于大多数铝土矿中锂含量较高，部分金属锂含量高达0.068％，富锂黏土较易获得，因此，开发富锂黏土对提高锂资源供应水平、保障能源安全具有重要的意义。
3.在进行从富锂黏土中提炼锂的作业时，由于富锂黏土铝含量较高，为了提高锂的品质，减少浸出时铝矿物对酸的消耗，浸出前需要进行铝硅分离作业，但是，由于铝硅矿物嵌布粒度很细、连生关系复杂，铝硅分离难以得到良好的效果。
4.目前，低铝富锂黏土提锂工艺流程通常为脱硫-焙烧-酸浸出-净化-浓缩，该流程存在的主要问题为流程复杂、能耗高。


技术实现要素：

5.本技术提供一种低铝富锂黏土提锂方法，通过添加热压浸出的工艺避免了工艺流程复杂的选矿脱硫-焙烧作业，提高了锂、铝的浸出率，浸渣中硅的含量大幅提升，可作为硅化工原料使用；通过锂铝共沉-净化作业，简化了浸出液净化、浓缩过程，使富锂黏土中的铝资源同时得以利用。
6.本技术提供一种低铝富锂黏土提锂方法，包括以下步骤：
7.步骤一、在低铝富锂黏土加入酸性溶液，得到混合物1，混合物1热压浸出得到热压浸出物1，将热压浸出物1固液分离后，得到滤渣1与滤液1；
8.步骤二、向滤液1中加入碱性化合物1调至ph值3.2-3.5，得到混合物2，固液分离后得到滤渣2与滤液2；
9.步骤三、向滤液2加入碱性化合物1，并调至ph值5-7得到混合物3，将混合物3固液分离后得到滤渣3与滤液3；
10.步骤四、将滤渣3烘干焙烧，得到固相4，将固相4与纯水混合搅拌得到混合物4，将混合物4固液分离得到固相5与溶液5。
11.在一种可能的实施方式中，步骤一包括：
12.将混合物1在180-250℃的反应容器中保温2-5小时。
13.在一种可能的实施方式中，
14.步骤一包括：对热压浸出物1进行过滤洗涤得到滤液1和滤渣1。
15.步骤二包括：对混合物2进行过滤洗涤得到滤液2和滤渣2。
16.步骤三包括：对混合物3进行过滤洗涤得到滤液3和滤渣3。
17.在一种可能的实施方式中，步骤四包括：
18.将滤渣3烘干；
19.在反应容器中以600-900℃的温度焙烧20-60分钟，得到固相4。
20.在一种可能的实施方式中，固相4为粉末状。
21.在一种可能的实施方式中，步骤四包括：
22.将固相4与纯水按质量比为1∶1.5-3.1进行混合搅拌得到混合物4；
23.将混合物4过滤洗涤得到固相5与溶液5。
24.在一种可能的实施方式中，步骤四包括：
25.对混合物4进行过滤洗涤得到溶液5和固相5。
26.在一种可能的实施方式中，步骤四之后还包括：
27.采用电渗析浓缩方式对溶液5进行提纯处理。
28.在一种可能的实施方式中，酸性溶液为硫酸溶液；
29.硫酸溶液浓度为15-50％；低铝富锂黏土的粒度小于0.075mm；低铝富锂黏土与硫酸溶液的质量比例为1∶2.5-5。
30.在一种可能的实施方式中，碱性化合物1为氢氧化钠溶液；氢氧化钠溶液的浓度为4-20％。
31.本技术提供的一种低铝富锂黏土提锂方法技术效果如下：
32.本技术提供一种低铝富锂黏土提锂方法，通过添加热压浸出的工艺避免了工艺流程复杂的选矿脱硫-焙烧作业，提高了锂、铝的浸出率，浸渣中硅的含量大幅提升，可作为硅化工原料使用；通过锂铝共沉-净化作业，简化了浸出液净化、浓缩过程，使富锂黏土中的铝资源同时得以利用。
附图说明
33.图1为本技术中一种低铝富锂黏土提锂方法的工艺步骤示意图；
34.图2为本技术中一种低铝富锂黏土提锂方法的工艺路线流程示意图；
35.图3为本技术中一种低铝富锂黏土提锂方法的工艺过程及参数示意图；
36.图4为本技术实施例中贵州某地低铝富锂黏土采用xrd分析得到的矿物组成示意图。
具体实施方式
37.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图1-4，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.实施例一
39.本技术实施例提供一种低铝富锂黏土提锂方法，如图1所示，低铝富锂黏土提锂方法的步骤包括：
40.步骤一、在低铝富锂黏土加入酸性溶液，得到混合物1，混合物1热压浸出得到热压
浸出物1，将热压浸出物1固液分离后，得到滤渣1与滤液1；
41.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤一包括：
42.将混合物1在180-250℃的反应容器中保温2-5小时。
43.作为一种可实施的示例，步骤一包括：
44.对热压浸出物1进行过滤得到滤渣1与中间滤液1；
45.采用纯水洗涤滤渣1，得到洗涤液1；
46.将洗涤液1与中间滤液1混合得到滤液1。
47.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，酸性溶液为硫酸溶液。
48.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，硫酸溶液浓度为15-50％；低铝富锂黏土的粒度小于0.075mm；低铝富锂黏土与硫酸溶液的质量比例为1：2.5-5。
49.在本技术实施例中，步骤一的目的是：通过热压浸出的方式将锂、铝、铁等元素从黏土矿中浸出。
50.步骤二、向滤液1中加入碱性化合物1调至ph值3.2-3.5，得到混合物2，固液分离后得到滤渣2与滤液2；
51.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤二包括：
52.对混合物2进行过滤得到滤渣2与中间滤液2；
53.采用纯水洗涤滤渣2得到洗涤液2；
54.将洗涤液2与中间滤液2混合得到滤液2。
55.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，碱性化合物1为氢氧化钠溶液；氢氧化钠溶液的浓度为4-20％。
56.在本技术实施例中，步骤二的目的是：通过加入碱性化合物1调整ph值到3.2-3.5时，铁开始形成氢氧化铁沉淀析出，浸出液除铁。
57.步骤三、锂铝共沉，通过继续加入碱性化合物1调整ph值到5-7，锂、铝开始形成氢氧化物沉淀析出，达到收集锂、铝的目的：
58.向滤液2加入碱性化合物1，并调至ph值5-7得到混合物3，将混合物3固液分离后得到滤渣3与滤液3；
59.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤三包括：
60.对混合物3进行过滤得到滤渣3与中间滤液3；
61.采用纯水洗涤滤渣3得到洗涤液3；
62.将洗涤液3与中间滤液3混合得到滤液3。
63.在本技术实施例中，步骤三的目的是：通过继续加入碱性化合物1调整ph值到5-7，锂、铝开始形成氢氧化物沉淀析出，锂铝共沉。
64.步骤四、锂铝分离，将锂铝沉淀物进行脱羟基煅烧后通过水浸实现锂铝分离：
65.将滤渣3烘干焙烧，得到固相4，将固相4与纯水混合搅拌得到混合物4，将混合物4固液分离得到固相5与溶液5。
66.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤四包括：
67.将滤渣3烘干；
68.在反应容器中以600-900℃的温度焙烧20-60分钟，得到固相4。
69.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，固相4为粉末状。
70.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤四包括：
71.将固相4与纯水按质量比为1：1.5-3.1进行混合搅拌得到混合物4；
72.将混合物4过滤洗涤得到固相5与溶液5。
73.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤四包括：
74.对混合物4进行过滤得到固相5与中间滤液5；
75.采用纯水洗涤固相5得到洗涤液5；
76.将洗涤液5与中间滤液5混合得到溶液5。
77.在本技术实施例中，作为一种可实施的示例，步骤四之后还包括：
78.采用电渗析浓缩方式对溶液5进行提纯处理。
79.在本技术实施例中，步骤四的目的是：对锂铝沉淀物进行脱羟基煅烧处理，再通过水浸，实现锂铝分离。
80.需要说明的是，本技术实施例提供的提锂方法的工艺路线流程示意如图2所示。
81.本技术提供的一种低铝富锂黏土提锂方法技术效果如下：
82.本发明所采用的技术方案是热压酸浸出-锂铝共沉-锂铝分离。首先通过200℃以上热压浸出，将锂、铝、铁等元素浸出；通过升高ph，依次沉淀铁、铝和锂；锂铝沉淀经焙烧后，用水将锂溶出，实现锂的净化浓缩。
83.本发明的有益效果是热压酸浸出避免了工艺流程复杂的选矿脱硫-焙烧作业，提高了锂、铝的浸出率，浸渣中硅的含量大幅提升，可作为硅化工原料使用；通过锂铝共沉-净化作业，简化了浸出液净化、浓缩过程，使富锂黏土中的铝资源同时得以利用。
84.实施例二
85.在上述实施例1的基础上，如图3所示，本发明实施例以具体实例对本方案做进一步描述，采用贵州某地的富锂黏土作为样品进行试验。表1为本技术一种低铝富锂黏土提锂方法的实施例采用样品富锂黏土的化学组成表。
86.表1
87.al2o3sio2k2ofe2o3so3tio2na2omgocaop2o536.6641.746.585.386.663.020.510.110.050.04
88.如表1所示，该富锂黏土化学组成包括：锂含量为0.14％；该富锂黏土矿物组成如图4所示，包括75.6％的伊利石、16.5％的绿泥石、4.9％的高岭石、1.6％的黄铁矿和1.4％的锐钛矿；该富锂黏土的特征是不含铝黏土矿物，矿物组成以黏土矿物为主，含有少量黄铁矿，直接焙烧将会对环境造成污染。
89.步骤1，取20g粒度小于0.075mm的富锂黏土与60g的20％硫酸溶液混合，转移至100ml反应釜中，加热至200℃，保温4h，取出过滤，采用纯水洗涤滤饼，滤液与浸出液转移至200ml容量瓶定容，滤饼烘干。
90.步骤2，取100ml浸出液于500ml烧杯中，用80g/l的氢氧化钠溶液以滴加方式调整溶液ph3.2，过滤洗涤，将滤液与洗涤液合并得到除铁浸出液。
91.步骤3，继续向除铁浸出液中滴加80g/l的氢氧化钠溶液至ph7，过滤洗涤。
92.步骤4，将滤渣烘干后，置于马弗炉中，设置焙烧温度750℃，焙烧30min。
93.步骤5，将焙烧后的粉末置于10ml纯水中搅拌15min，过滤洗涤，得到纯净的锂溶液。
94.本实施例的技术效果如下：
95.将本实施例中热压浸出液进行icp-oes分析，计算得热压浸出锂的浸出率为92％，铝的浸出率为88％，实现了锂和铝高效溶出，为后续铝锂共沉及铝锂分离提供了基础；本实施例中除铁浸出液进行icp-oes分析，计算的除铁过程锂损失率为7％；本实施例中锂铝共沉产物进行icp-oes分析，锂沉淀率为85％；本实施例中锂铝分离洗涤液进行icp-oes分析，得锂回收率为73％。
96.需要说明的是，在本文中，诸如步骤一和步骤二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
97.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。