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提取锂的方法总结
提取锂的方法总结
矿石提锂的方法主要有硫酸法、硫酸盐法、石灰烧结法、氯化焙烧法,纯碱压煮法等,现综述如下:
(一)、硫酸法
硫酸法从锂辉石中提取碳酸锂是当前比较成熟的矿石提锂工艺,其工艺流程如图1-1所示。此方法先将天然锂辉石在950-1100℃焙烧,使其由单斜晶系的α-锂辉石转变成四方晶系的β-锂辉石,由于晶型转变,矿物的物理化学性质也随着晶体结构的变化而产生明显变化,化学活性增加,能与酸碱发生各种反应。然后将硫酸与β-锂辉石在250-300℃下焙烧,通过硫酸化焙烧发生置换反应,即可生成可溶性硫酸锂和不溶性脉石,反应方程式如下:
β-Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4=Li2SO4+H2O·Al2O3·4SiO2
以上即为硫酸法从锂辉石中提取碳酸锂的工艺原理。
由文献:田千秋,陈白珍,陈亚,马立文,石西昌. 锂辉石硫酸焙烧及浸出工艺研究. 稀有金属,2011,35(1):118-123.得到具体操作步骤如下:
①焙烧,称取一定质量的锂辉石放于回转窑中1000-1100℃焙烧30min;
②冷却磨细,将其磨细到200目以下;
③酸化焙烧,硫酸(93%-98%)140%,焙烧温度250℃,焙烧时间为30min;
④水浸,将酸化熟料用去离子水进行搅拌浸出,浸出最佳条件为:常温反应15min,液固比为1.85;
⑤分离,浸出结束后加入C aCO3迅速中和至pH 6.5左右,使部分铁铝进入渣中,过滤得到浸出液;浸出液通过净化后即可用于碳酸锂的提取。
图1-1
(二)硫酸盐法
硫酸盐法是用硫酸钾与天然锂辉石烧结,使矿石中的锂转变为硫酸锂,通过熟料溶出即可使锂从矿石中进入溶液。在处理锂辉石时,烧结过程中不仅伴随着α-锂辉石的晶型转变,同时也存在着离子交换反应。实际上,该反应是α-锂辉石先转换成结构较疏松且易于反应的β-锂辉石,然后发生离子交换反应的。在加热烧结过程中,总的化学反应是:
α-Li2O·Al2O3·4SiO2+K2SO4=Li2SO4+K2O·Al2O3·4SiO2
该反应是可逆的,为了使反应更加充分地向右进行,在工艺上需加入过量的K2SO4,然而由于K2SO4价格贵,故常常采用以Na2SO4部分替代K2SO4。但如果全部用Na2SO4代替K2SO4,可能生成“锂辉石玻璃”严重影响后续浸出工序,所以只能以Na2SO4部分替代K2SO4。硫酸盐法不仅可以处理硅酸盐矿,而且也可以处理憐酸盐矿。
此方法的优点是它具有通用性,几乎能分解所有的含锂矿石。缺点是若不用Na2SO4替代部分K2SO4,即消耗大量的钾盐,最终导致生产成本较高、产品也常被钾污染。
由文献:张婉思,王远明,李擎. 硫酸盐法从锂云母中制取碳酸锂的工艺路线研究. 化学世界,2010,34-36.得到具体操作步骤如下:
焙烧,焙烧阶段的优化条件为:温度940℃,时间120 min,配比锂云母:K2SO4:Na2SO4:CaO=20:2.75:8.25:0.5;
浸出,第一步:水浸。将焙烧产物按液固比3:1溶于水中,搅拌 半小时,然后静置抽滤。对滤渣进行三级浸取,将滤液合并;
第二步:酸浸。由于水浸使得80%的Li、80%的Na、30%的钾进入溶液中,需要进一步酸浸,以提高Li的浸出率,浸出操作同上,采用三级酸浸取,液固比为3:l;
③除杂,在对浸出液调节pH过程中发现,当pH6时,开始出现白色絮状的Al(OH)3沉淀,当pH8时,此白色沉淀不再增加,说明Al(OH)3基本沉淀完全。继续加碱增大pH,当pH10时,开始出现
红褐色的Fe(OH)3。沉淀,当pH13时,红褐色沉淀不再增加,说明Fe(OH)3。基本沉淀完全。抽滤,得到净化液。
沉锂,将溶液加热到95℃左右,加入Na2CO3。溶液,溶液中生产白色粉末状沉淀,抽滤后滤纸上形成约1cm厚的滤饼,用热水洗涤3次后将滤饼放人200℃烘箱中烘干3 h后,称重,溶解到60mL的稀硫酸溶液中待检测。滤液收集起来,留待检测。
(三)、石灰烧结法
石灰烧结法是用石灰或石灰石与含锂矿石烧结,再将烧结块溶出以制取碳酸锂,目前对烧结过程中的物理化学反应还缺乏清晰的认识,其总得反应式为:
Li2O·Al2O3·4SiO2+8CaO= Li2O·Al2O3+4[2CaO·SiO2]
石灰法生产工艺流程如下图所示,过程包括生料制备、焙烧、浸出、洗澄、浸出液浓缩、净化、结晶等几个主要工序。石灰石经过细磨后,按锂矿物与石灰石质量比配料,并和一定氧化钙配成合格的生料装,生料装放入回转窑中在一定温度下进行反应,使矿物中的锂转化成可溶于水的化合物。倍烧产物通过浸出工序除掉不溶杂质,过滤分离即可得到以锂化合物为主的浸出液,向浸出液中通入CO2气体、废炉气或者添加碳酸钠,使锂以
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