[发明专利]一种锂云母循环酸浸提取工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂云母的分解方法，尤其涉及一种从锂云母中高效提取锂、钾、铝、氟、铷、铯元素，同时得到高附加值的白炭黑的方法，具体适用于提高锂云母中锂、钾、铝、氟、铷、铯元素的提取率，从而提高酸浸滤渣纯度，得到高附加值的白炭黑。

背景技术

我国江西宜春含有大量锂云母矿产资源。锂云母是钽铌开采的尾矿，锂云母中Li₂O含量高达4.5%，K₂O含量高达8.6%，并且含有铝、氟及昂贵的铷、铯等元素。 “21世纪是锂的世纪”，随着锂在高能绿色能源领域的应用，其需求量大增，价格高涨。而铷和铯由于其独特的光电特性及反应活性，在光电及催化等技术领域有着不可替代的应用。同时我国耕地普遍缺钾，钾肥的需求很大，而我国的水溶性钾盐矿资源却很少，远不能满足需求，因而如何综合开发利用锂云母资源，具有重要经济及战略意义。

锂云母中含有超过50%的SiO₂，其晶体结构中的八面体为Li、Al等离子所充满。这种结构难于破坏，因而其中的有价值成分难于充分提取出来。目前对于锂云母的提取工艺主要有高温焙烧法、高温压浸法。这些方法条件苛刻，具有能耗高、副产物多、设备要求高、余渣利用率低、成本高等缺陷。

中国专利申请号201010235150.2的专利申请公开了一种锂云母氟化学提取工艺，该申请采用一次酸浸，由于大部分可溶物溶出后，体系离子浓度较高，降低了离子交换效率，阻碍了矿粉中剩余可溶物质的浸出，因此浸取率比较低，导致有价成分的浪费，同时最后得到大量滤渣由于其纯度不高，无法商品化，堆积造成浪费和污染。此外，由于该专利中仅仅采用一次酸浸，然后采用调节pH的方法进行除铝等杂质，因此需要使用大量的碱来中和体系中多余的硫酸。而为了减少碱的使用量，酸浸时必须减少硫酸的使用量，将导致酸浸反应后期硫酸浓度不够高，影响酸浸效果，同时也不利于体系中的氟以气体的形式排出，因此该申请中在酸浸的后阶段采用了高温高压（150-350度）的方法进行排氟，对设备要求比较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的能耗高、外加物料多、副产物多、综合利用率较低、操作步骤繁琐、设备要求高、生产成本较高、提取效果较差的缺陷与问题，提供一种循环利用率较高、操作步骤简易、提取效果较好、生产成本较低的从锂云母中提取锂、钾、铝、铷、铯、氟等元素，得到较纯的白炭黑的锂云母循环酸浸提取方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种锂云母循环酸浸提取工艺，包括以下步骤：

初浸工艺：先将粒度为150–300目的锂云母矿粉加到酸浸液中，锂云母矿粉与酸浸液的质量比为1：3–5，然后在常压下搅拌反应2–4小时，反应温度为100℃–120℃；然后对反应液过滤分离得到初浸滤渣和初浸滤液，对初浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离得到初浸结晶和初浸结晶余酸液。

复浸工艺：先将上述初浸滤渣加到酸浸液中，初浸滤渣与酸浸液的质量比为1：2–5，然后加入质量百分比浓度为10%-40%的氟硅酸溶液作为酸浸助剂，使得体系中氟含量为锂云母矿粉质量的1%-6%，然后在常压下搅拌1–4小时，反应温度为100℃–120℃；再对反应液过滤分离得到复浸滤渣和复浸滤液，然后对复浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离得到复浸结晶和复浸结晶余酸液。

酸浸后处理工艺：先对上述复浸滤渣进行水洗涤，然后进行干燥得到纯度超过98%的二氧化硅；可直接作为白炭黑产品。此时完成对锂云母中硅元素的提取。将初浸工艺、复浸工艺中得到的初浸结晶和复浸结晶混合，然后用水溶解，加入的水与初浸结晶和复浸结晶总量的质量比为1:1.5-2.5，再进行重结晶，过滤除去混合矾得到重结晶母液。然后在搅拌下向重结晶母液中加入氢氧化钠调节其pH值到7–10以沉淀铝，然后过滤除去氢氧化铝，接着向滤液中加入碳酸钠，过滤即得到碳酸锂。此时完成对锂云母中锂元素的提取。

所述酸浸后处理工艺中过滤制取碳酸锂之后的滤液用来溶解下一轮酸浸的初浸及复浸滤液的结晶，以回收滤液中的少量锂、钾、铷、铯；当该滤液中硫酸钠浓度过高时可进行浓缩结晶除去硫酸钠，然后再回收母液用来溶解酸浸结晶。

上述混合矾可利用各组分溶解度的不同以分步结晶的方法进行钾、铷、铯、铝的精加工。