提取鋰的方法總結(jié)

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250-300C下焙燒，通過硫酸化焙燒發(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—LiO?AI0?4Si0+HS0二LiSO+H0?AlO?4SiO223224242232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1000-1100C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)15min,液固比為；分離，浸出結(jié)束后加入CaCO迅速中和至pH左右，使部分鐵鋁進(jìn)3入渣中，過濾得到浸出液；浸出液通過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)榱蛩徜嚕ㄟ^熟料溶出即可使鋰從礦石中進(jìn)入溶液。在處理鋰輝石時，燒結(jié)過程中不僅伴隨著a-鋰輝石的晶型轉(zhuǎn)變，同時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B-鋰輝石，然后發(fā)生離子交換反應(yīng)的。在加熱燒結(jié)過程中，總的化學(xué)反應(yīng)是：a-LiO?AIO?4SiO+KSO二LiSO+KO?AIO?4SiOTOC\o"1-5"\h\z223224242232該反應(yīng)是可逆的，為了使反應(yīng)更加充分地向右進(jìn)行，在工藝上需加入過量的KSO，然而由于KSO價格貴，故常常采用以NaSO部分242424替代KSO。但如果全部用NaSO代替KSO,可能生成“鋰輝石玻璃”242424嚴(yán)重影響后續(xù)浸出工序，所以只能以NaSO部分替代KSO。硫酸鹽法2424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NaSO替代部分KSO,即消耗大量的鉀鹽，最終導(dǎo)致生產(chǎn)2424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940°C,時間120min,配比鋰云母：KSO：NaSO：CaO=20：：:；2424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，然后靜置抽濾。對濾渣進(jìn)行三級浸取，將濾液合并；第二步：酸浸。由于水浸使得80%的Li、80%的Na、30%的鉀進(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，采用三級酸浸取，液固比為3：l；除雜，在對浸出液調(diào)節(jié)pH過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH>6時，開始出現(xiàn)白色絮狀的Al(OH)沉淀，當(dāng)pH>8時，此白色沉淀不再增加，說明Al(OH)33基本沉淀完全。繼續(xù)加堿增大pH，當(dāng)pH>10時，開始出現(xiàn)紅褐色的Fe(OH)。沉淀，當(dāng)pH>13時，紅褐色沉淀不再增加，說明3Fe(OH)?；境恋硗耆?。抽濾，得到凈化液。3沉鋰，將溶液加熱到95C左右，加入NaCO。溶液，溶液中生產(chǎn)23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3h后，稱重，溶解到60mL的稀硫酸溶液中待檢測。濾液收集起來，留待檢測。、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，目前對燒結(jié)過程中的物理化學(xué)反應(yīng)還缺乏清晰的認(rèn)識，其總得反應(yīng)式為：LiO?AI0?4SiO+8CaO二LiO?AI0+4[2Ca0?SiO]22322232石灰法生產(chǎn)工藝流程如下圖所示，過程包括生料制備、焙燒、浸出、洗澄、浸出液濃縮、凈化、結(jié)晶等幾個主要工序。石灰石經(jīng)過細(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)物通過浸出工序除掉不溶雜質(zhì)，過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2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。該過程中CaO的加入量越多，燒結(jié)塊中的鋰的浸出率越高，燒結(jié)時鋰礦石中的堿金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殇X酸鹽，浸出時鋁酸鹽轉(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)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，銼云母和石灰石按1：3的配比在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)900°C左右焙燒；水浸，堿金屬氫氧化物溶人水中，然后與固相銼渣分離；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程圖如下所示：、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金屬轉(zhuǎn)化為氯化物，進(jìn)而提取金屬及其化合物的。常見的氯化焙燒法生產(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，從而與雜質(zhì)分離。這兩種方法均可用來處理含鋰礦石，氯化劑常常為鉀、鈉、銨和鈣的氯化物。氯化焙燒的反應(yīng)為：LiO?AI0?4SiO+14CaC0+CaCI=2LiCIT+14C02232322T+4(3CaO?SiO)+3CaO?AI0223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1000°C下培燒生成的LiCI升華進(jìn)而與灰塵一同進(jìn)入煙氣，通過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23可得到LiC0產(chǎn)品。該方法的優(yōu)點(diǎn)是流程簡單，不消耗貴重試劑，而23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。由儲慰農(nóng)寫的《氯化焙燒法從宜春鋇云母提取LiCO》這篇文章23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，焙燒過程中控制溫度在900-950°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)CaCI+NaCO=223CaCO+2NaCI計算，過量2%加入固體NaCO粉末或返回的鋰母液，323于90~95C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。通過焙燒，使不易處理的天然鋰輝石轉(zhuǎn)化為易處理的B-鋰輝石，利用碳酸鈉與B-鋰輝石在較高溫度（＞2000、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，反應(yīng)方程式為：LiO?AIO?4SiO+nHO+NaCO二NaO?AIO?4SiO?nHO+LiCO22322232232223壓煮后的料裝可用兩種方法使其中的LiCO轉(zhuǎn)入液相與殘渣分離，一23是往料裝中通入CO,將鋰轉(zhuǎn)變成可溶性的LiHCO,分離殘渣后加熱溶23液，使之再成為LiCO結(jié)晶析出；另一種是往料漿中加入石灰乳，使23鋰苛化成LiOH進(jìn)入溶液，分離殘渣后，蒸發(fā)濃縮得到LiOH?HO產(chǎn)品，2通入CO反應(yīng)得到碳酸鋰。2純堿壓煮法的主要優(yōu)點(diǎn)有生產(chǎn)流程短，生產(chǎn)過程物料流通量??；碳酸化可以直接生產(chǎn)較高品級%）的電池級碳酸鋰產(chǎn)品；壓煮浸出時間短（$,0-30min）,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)過程在堿性介質(zhì)中進(jìn)行，沒有腐燭性，設(shè)備造價低；不消耗硫酸，不產(chǎn)生大量低價值的副產(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)要求相對較高；目前沒有現(xiàn)成的鋰鹽生產(chǎn)工廠可供借鑒，但壓煮過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，2011（9）：21-23.設(shè)計實(shí)驗步驟如下：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1150七~1250乜。冷卻磨細(xì)：將焙燒后的原料冷卻到常溫，再將其磨細(xì)到50~325目。調(diào)漿：將NaC0與上述磨細(xì)的熟料加入相應(yīng)量的水調(diào)配成漿，控制23鈉鋰摩爾比為2~7,液固比為3~5（NaCO的重量計入液相）。（100g23粉煤灰中含190?gX10-6X100二鋰，所以含有三39二鋰，控制鈉鋰摩爾比為7,所以鈉的用量為X7二，所以碳酸鈉的用量為H-2=mol,為X106二；控制液固比為5,固體質(zhì)量為100g,所以液相為100X5=500g,需要加水為二go)壓浸：利用高壓蒸汽對料漿加熱，使其溫度升到180~270°C，并保持恒溫恒壓時間為~,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0~40Co碳化：向步驟5中的壓煮料漿中通入CO2,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0~40C，碳化壓力在~4Mpa,液固比2~6，持續(xù)保壓時間為1~2h，此過程在碳化釜中進(jìn)行。分離、洗滌及除雜：將步驟6碳化后的料漿過濾得到濾液和濾渣，濾渣經(jīng)過三次洗滌后棄去，采用螯合樹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50~100C,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，再對其進(jìn)行洗滌，再次脫水，反復(fù)洗滌2~6次。干燥：將步驟9獲得的碳酸鋰濕料在溫度為150~250C的烘箱中烘干，烘干時間為2~3h，即得電池及碳酸鋰?？偨Y(jié)概括一下：上述五種方法都是經(jīng)過焙燒，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，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)計方案如下：1、焙燒，按粉煤灰與NaCO質(zhì)量比為1:1,分別稱取100g粉煤灰與23100gNaCO,攪拌均勻，放于馬弗