提取鋰的方法總結(jié)

1、提取鋰的方法總結(jié) 礦石提鋰的方法主要有硫酸法、硫酸鹽法、石灰燒結(jié)法、氯化焙 燒法，純堿壓煮法等，現(xiàn)綜述如下：（一）、硫酸法 硫酸法從鋰輝石中提取碳酸鋰是當(dāng)前比較成熟的礦石提鋰工藝，其工藝流程如圖1-1所示。此方法先將天然鋰輝石在 950-1100 C焙 燒，使其由單斜晶系的a -鋰輝石轉(zhuǎn)變成四方晶系的B -鋰輝石，由于 晶型轉(zhuǎn)變，礦物的物理化學(xué)性質(zhì)也隨著晶體結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生明顯變 化，化學(xué)活性增加，能與酸堿發(fā)生各種反應(yīng)。然后將硫酸與B -鋰輝石 在250-300 C下焙燒，通過(guò)硫酸化焙燒發(fā)生置換反應(yīng)，即可生成可溶 性硫酸鋰和不溶性脈石，反應(yīng)方程式如下：B -LiAl 203 4SiQ+HSO二

2、Li2SO+HO AI2O 4SQ2以上即為硫酸法從鋰輝石中提取碳酸鋰的工藝原理。由文獻(xiàn)：田千秋，陳白珍，陳亞，馬立文，石西昌 . 鋰輝石硫酸 焙燒及浸出工藝研究 . 稀有金屬， 2011， 35（1） ：118-123. 得到具體 操作步驟如下： 焙燒，稱取一定質(zhì)量的鋰輝石放于回轉(zhuǎn)窯中1000-1100 C焙燒30min； 冷卻磨細(xì)，將其磨細(xì)到200目以下； 酸化焙燒，硫酸（93%-98%用量為理論用量的 140%焙燒溫度250C，焙燒時(shí)間為30min; 水浸，將酸化熟料用去離子水進(jìn)行攪拌浸出，浸出最佳條件為：常溫反應(yīng)15mi n,液固比為； 分離，浸出結(jié)束后加入C aCO迅速中和至pH左右

3、，使部分鐵鋁進(jìn) 入渣中，過(guò)濾得到浸出液；浸出液通過(guò)凈化后即可用于碳酸鋰的提取。圖 1-1（二）硫酸鹽法硫酸鹽法是用硫酸鉀與天然鋰輝石燒結(jié)， 使礦石中的鋰轉(zhuǎn)變?yōu)榱?酸鋰，通過(guò)熟料溶出即可使鋰從礦石中進(jìn)入溶液。在處理鋰輝石時(shí)， 燒結(jié)過(guò)程中不僅伴隨著 a -鋰輝石的晶型轉(zhuǎn)變，同時(shí)也存在著離子交 換反應(yīng)。實(shí)際上，該反應(yīng)是 a-鋰輝石先轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)較疏松且易于反 應(yīng)的（3 -鋰輝石,然后發(fā)生離子交換反應(yīng)的。在加熱燒結(jié)過(guò)程中，總 的化學(xué)反應(yīng)是：a -Li 2O - Al 2C3 4SiO2+K2SO=Li 2SO+K2O AI2O 4SQ2該反應(yīng)是可逆的， 為了使反應(yīng)更加充分地向右進(jìn)行， 在工藝上需 加入過(guò)

4、量的K2SQ,然而由于K2SQ價(jià)格貴，故常常采用以NaSQ部分 替代K2SQ。但如果全部用NaSQ代替K2SQ,可能生成“鋰輝石玻璃” 嚴(yán)重影響后續(xù)浸出工序，所以只能以NaSQ部分替代K2SQ。硫酸鹽法 不僅可以處理硅酸鹽礦，而且也可以處理憐酸鹽礦。此方法的優(yōu)點(diǎn)是它具有通用性， 幾乎能分解所有的含鋰礦石。 缺 點(diǎn)是若不用NaSQ替代部分&SQ,即消耗大量的鉀鹽，最終導(dǎo)致生產(chǎn) 成本較高、產(chǎn)品也常被鉀污染。由文獻(xiàn)： 張婉思，王遠(yuǎn)明， 李擎. 硫酸鹽法從鋰云母中制取碳酸 鋰的工藝路線研究 . 化學(xué)世界，2010，34-36. 得到具體操作步驟如下： 焙燒，焙燒階段的優(yōu)化條件為：溫度 940C，時(shí)間1

5、20 min,配比 鋰云母： K2SO4 ： Na2SO4 ： CaO=20： : ； 浸出,第一步：水浸。將焙燒產(chǎn)物按液固比 3： 1 溶于水中,攪拌 半小時(shí),然后靜置抽濾。對(duì)濾渣進(jìn)行三級(jí)浸取,將濾液合并；第二步：酸浸。由于水浸使得 80%勺Li、80%勺Na 30%勺鉀進(jìn) 入溶液中,需要進(jìn)一步酸浸,以提高 Li 的浸出率,浸出操作同上, 采用三級(jí)酸浸取,液固比為 3： l ； 除雜，在對(duì)浸出液調(diào)節(jié)pH過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH6時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)白色 絮狀的AI(OH)3沉淀，當(dāng)pH8時(shí)，此白色沉淀不再增加，說(shuō)明AI(OH)3 基本沉淀完全。繼續(xù)加堿增大 pH,當(dāng)pH10時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)紅褐色的Fe(OHl

6、。沉淀，當(dāng)pH13時(shí)，紅褐色沉淀不再增加，說(shuō)明 Fe(OH?；境恋硗耆３闉V，得到凈化液。沉鋰，將溶液加熱到95C左右，加入N&CO。溶液，溶液中生產(chǎn) 白色粉末狀沉淀，抽濾后濾紙上形成約1cm厚的濾餅，用熱水洗滌3次后將濾餅放人200C烘箱中烘干3 h后，稱重，溶解到60mL 的稀硫酸溶液中待檢測(cè)。濾液收集起來(lái),留待檢測(cè)。(三) 、石灰燒結(jié)法石灰燒結(jié)法是用石灰或石灰石與含鋰礦石燒結(jié), 再將燒結(jié)塊溶出 以制取碳酸鋰,目前對(duì)燒結(jié)過(guò)程中的物理化學(xué)反應(yīng)還缺乏清晰的認(rèn) 識(shí),其總得反應(yīng)式為：LiALQ 4SiQ+8CaO二 口2。 Al2Q+42CaO SQ2石灰法生產(chǎn)工藝流程如下圖所示，過(guò)程包括生料制

7、備、焙燒、浸出、 洗澄、浸出液濃縮、 凈化、結(jié)晶等幾個(gè)主要工序。 石灰石經(jīng)過(guò)細(xì)磨后， 按鋰礦物與石灰石質(zhì)量比配料，并和一定氧化鈣配成合格的生料裝， 生料裝放入回轉(zhuǎn)窯中在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)， 使礦物中的鋰轉(zhuǎn)化成可 溶于水的化合物。 倍燒產(chǎn)物通過(guò)浸出工序除掉不溶雜質(zhì)， 過(guò)濾分離即 可得到以鋰化合物為主的浸出液，向浸出液中通入CO氣體、廢爐氣或者添加碳酸鈉， 使鋰以難溶碳酸鹽的形式沉淀析出。 經(jīng)洗滌干燥后 得到碳酸鋰產(chǎn)品。該過(guò)程中CaC的加入量越多，燒結(jié)塊中的鋰的浸出 率越高，燒結(jié)時(shí)鋰礦石中的堿金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸鹽， 浸出時(shí)鋁酸鹽轉(zhuǎn)變 成水合鋁酸鈣和原硅酸鈣進(jìn)入沉淀 , 從而使堿金屬則以氧化物的形式 進(jìn)

8、入溶液。石灰石燒結(jié)法是歷史上最古老的鋰鹽生產(chǎn)方法 , 主要優(yōu)點(diǎn)是流程 簡(jiǎn)單,設(shè)備腐燭小 ,生產(chǎn)成本低 ,反應(yīng)中原料易得 ,常用天然產(chǎn)物石灰 石, 并且可以利用煤、石油或煤氣作為燃料 ; 缺點(diǎn)溶液濃度低 , 蒸發(fā)能 耗大, 物料流通量大 ,鋰回收率較低 , 并且浸出后礦泥有凝聚性 , 維護(hù) 設(shè)備困難。由石穎寫(xiě)的 石灰石法鏗云母綜合冶煉工藝流程這篇文章得到 石灰石燒結(jié)法提取鋰的工藝步驟，如下所示： 焙燒，鋰云母和石灰石按1 : 3的配比在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)900C左 右焙燒； 水浸，堿金屬氫氧化物溶人水中，然后與固相鋰渣分離； 蒸發(fā)濃縮析出氫氧化鋰； 用碳酸鈉使母液中的鋰以溶解度更小的碳酸鋰析出主要工藝流

9、程圖如下所示：(四) 、氯化焙燒法 氯化培燒法是利用氯化劑使礦石中的鋰及其它有價(jià)金屬轉(zhuǎn)化為 氯化物，進(jìn)而提取金屬及其化合物的。 常見(jiàn)的氯化焙燒法生產(chǎn)工藝有 兩種：中溫氯化法是在低于堿金屬氯化物沸點(diǎn)的溫度下制得含氯化物 的燒結(jié)塊、 經(jīng)過(guò)溶出使之與雜質(zhì)分離； 另一種高溫氯化或氯化揮發(fā)焙 燒是在高于其沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行焙燒，使氯化物成為氣態(tài)揮發(fā)出來(lái)， 從而與雜質(zhì)分離。 這兩種方法均可用來(lái)處理含鋰礦石， 氯化劑常常為 鉀、鈉、銨和鈣的氯化物。氯化焙燒的反應(yīng)為：Li 20 Al 2O 4SiQ + MCaCQ + CaCI 2 =2LiCI f + 14CC2 f +4(3CaO Si Q) +3CaO

10、Al 2O爐料中鋰輝石與石灰石和氯化鈣按一定的質(zhì)量比配料，在1000C下培燒生成的 LiCI 升華進(jìn)而與灰塵一同進(jìn)入煙氣，通過(guò)在收塵器和 洗滌塔中收集LiCI溶液。蒸發(fā)濃縮后加入飽和的NaCO溶液，沉淀即 可得到Li 2CQ產(chǎn)品。該方法的優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單，不消耗貴重試劑，而 鋰的回收率可達(dá) 90%或更高。缺點(diǎn)則是 LiCI 的收集較難，爐氣腐蝕 性強(qiáng)，試劑用量大。由儲(chǔ)慰農(nóng)寫(xiě)的氯化焙燒法從宜春鋇云母提取Li 2CO這篇文章得到氯化焙燒法提取鋰的工藝步驟，如下所示： 配料，按鋰云母：NaCI: CaCI=1:得比例進(jìn)入球磨機(jī)磨細(xì)，均勻混合，得到合格的生料，并制成球團(tuán)； 焙燒，焙燒過(guò)程中控制溫度在 9

11、00-950 C； 水浸，浸出液和熟料的流比為，溫度常溫； 除鈣，根據(jù)浸出液中鈣離子的含量按反應(yīng)CaCb + Na 2CO =CaCO+ 2NaCI計(jì)算，過(guò)量2 %加入固體NaCO粉末或返回的鋰母液， 于90 95 C反應(yīng)； 蒸發(fā)析出 NaCI， 冷卻析出 KCI 沉鋰(五) 、純堿壓煮法純堿壓煮法主要包括晶型轉(zhuǎn)化焙燒、 壓煮、碳化溶出及沉鋰四大工藝。通過(guò)焙燒，使不易處理的天然鋰輝石轉(zhuǎn)化為易處理的(3 -鋰輝石，利用碳酸鈉與3 -鋰輝石在較高溫度(200 C)、壓力( 和液相水 存在情況下，鈉和鋰的置換反應(yīng)，使鋰以碳酸鋰的形式提取出來(lái)，反 應(yīng)方程式為:LiAI2Q - 4SiQ+nHO+NaC

12、O= Na 2O AI2Q - 4SiQ - nHO+LizCQ壓煮后的料裝可用兩種方法使其中的Li 2CG轉(zhuǎn)入液相與殘?jiān)蛛x，一是往料裝中通入CO,將鋰轉(zhuǎn)變成可溶性的LiHCQ分離殘?jiān)蠹訜崛?液,使之再成為L(zhǎng)i 2CCO結(jié)晶析出；另一種是往料漿中加入石灰乳，使 鋰苛化成LiOH進(jìn)入溶液，分離殘?jiān)?，蒸發(fā)濃縮得到LiOHH2O產(chǎn)品， 通入 CO2 反應(yīng)得到碳酸鋰。純堿壓煮法的主要優(yōu)點(diǎn)有生產(chǎn)流程短，生產(chǎn)過(guò)程物料流通量?。?碳酸化可以直接生產(chǎn)較高品級(jí) %）的電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品； 壓煮浸出時(shí)間 短（，10-30min）,生產(chǎn)效率高；碳酸化浸出不需加溫，分解溫度低（常 溫） ，能耗低；生產(chǎn)過(guò)程在堿性介

13、質(zhì)中進(jìn)行，沒(méi)有腐燭性，設(shè)備造價(jià) 低；不消耗硫酸， 不產(chǎn)生大量低價(jià)值的副產(chǎn)品硫酸鈉。主要缺點(diǎn)在于 壓煮在高壓高溫條件下進(jìn)行， 操作技術(shù)要求相對(duì)較高； 目前沒(méi)有現(xiàn)成 的鋰鹽生產(chǎn)工廠可供借鑒，但壓煮過(guò)程可以借鑒鋁土礦壓煮溶出工 藝。主要工藝流程如下圖所示：主要參考文獻(xiàn)：陳平、廖婷、陳白珍、田千秋，純堿壓煮法從鋰 輝石中提取鋰的研究，有色金屬， 201 1（9）：21 -23. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如 下： 焙燒轉(zhuǎn)型：取粉煤灰樣品 100g，置于馬弗爐內(nèi)，在高溫下進(jìn)行轉(zhuǎn) 化焙燒，焙燒轉(zhuǎn)化的溫度控制在 1150C 1250 C。 冷卻磨細(xì)： 將焙燒后的原料冷卻到常溫， 再將其磨細(xì)到 50325目。 調(diào)漿：將Na

14、CO與上述磨細(xì)的熟料加入相應(yīng)量的水調(diào)配成漿，控制 鈉鋰摩爾比為27,液固比為35（NaCO的重量計(jì)入液相）。（100g 粉煤灰中含190卩gx 10-6X 100=鋰，所以含有寧39二鋰,控制鈉鋰摩 爾比為7,所以鈉的用量為X 7=,所以碳酸鈉的用量為+ 2= mol，為 X 106=;控制液固比為5,固體質(zhì)量為100 g,所以液相為100X 5=500 g,需要加水為=g。） 壓浸：利用高壓蒸汽對(duì)料漿加熱，使其溫度升到180270C，并保持恒溫恒壓時(shí)間為 ，所述高壓蒸汽的壓力為 6Mpa。 降溫減壓：將步驟 4中的料漿減壓至常壓狀態(tài)，并使其溫度降至040C。 碳化：向步驟5中的壓煮料漿中通入

15、CQ,將碳酸鋰轉(zhuǎn)化成溶解度大的碳酸氫鋰，壓煮料漿的碳化溫度控制在040C，碳化壓力在4Mpa液固比26,持續(xù)保壓時(shí)間為12h,此過(guò)程在碳化釜中進(jìn)行。 分離、洗滌及除雜：將步驟 6碳化后的料漿過(guò)濾得到濾液和濾渣， 濾渣經(jīng)過(guò)三次洗滌后棄去， 采用螯合樹(shù)脂除雜的方法除去濾液中含有 的少量鈣鎂雜質(zhì)離子。 加熱分解：將步驟 7中的除雜精制后的溶液加熱，分解溫度為 50100C，得到碳酸鋰料漿。 分離洗滌： 將步驟 8 獲得的碳酸鋰料漿放入離心機(jī)內(nèi)脫水， 得到碳酸鋰濕料，再對(duì)其進(jìn)行洗滌，再次脫水，反復(fù)洗滌26次。 干燥：將步驟9獲得的碳酸鋰濕料在溫度為150250C的烘箱中烘 干，烘干時(shí)間為23h,即得電池及碳酸鋰。總結(jié)概括一下：上述五種方法都是經(jīng)過(guò)焙燒，浸出，沉鋰的步驟 得到鋰的化合物，焙燒的目的是破壞硅鋁鍵，釋放鋰，使鋰易于酸堿 反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽類(lèi)， 浸出的原理是使鋰鹽進(jìn)入溶液當(dāng)中， 最后調(diào)節(jié) PH 析出鋰鹽。加入的堿或鹽類(lèi)物質(zhì)不外乎是鈉或鉀的化合物，目的 是用鈉或鉀置換出鋰，得到水溶性鋰鹽，再使鋰鹽進(jìn)入到溶液當(dāng)中，沉淀析出鋰，得到鋰的化合物參考純堿壓煮法設(shè)計(jì)方案如下：1、焙燒，按粉煤灰與N&CO質(zhì)量比為1:1 ,分別稱取100g粉煤灰與 100g NazCO,攪拌均勻，放于馬