[发明专利]一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学、物理、材料等学科的基础理论知识与应用技术领域，涉及一种利用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂的新方法。

背景技术

江西宜春钽铌矿是亚洲规模最大的钽铌采选企业和钽铌锂原料生产基地。其含有丰富的稀有金属材料：如钽、铌、锂、铷、铯、铍、钾、钠等。锂云母是钽铌尾矿浮选所得到的副产品，年产量可达到20万吨以上。其精矿含Li₂O4.4％，Rb₂O 1.3％，Cs₂O 0.243％，是提锂、铷、铯的重要工业原料。

锂及其盐类是锂电新能源的基础材料，被科学家誉为“工业味精，能源之星”，是生产锂离子电池的最好材料，是发展新能源、新材料的重要金属。近年来锂离子二次电池以年均20％的发展速度增长。美国最近开发成功的新型聚合物锂离子电池具有体积小、安全可靠的特点，其价格仅为现锂离子电池的1/5，将用于电动汽车。

本发明利用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂及其副产品的新方法工艺中，对不同化合物理化性质的差异，选择不同的分离方法，在制备氯化锂的同时，还可得到硫酸铝铷、硫酸铝铯、硫酸铝钾、氟化钙和硫酸钙及硅砂等化合物，大幅度降低了生产成本，提高了锂云母综合开发利用率。

发明内容

本发明的技术方案是这样来实现的，在利用宜春钽铌尾矿锂云母制备氯化锂及其副产品的新方法工艺中，其特征是采用化工浸提热力学方法与应用技术，对不同化合物理化性质的差异，选择不同的分离方法，在制备氯化锂的同时，还可得到副产品铷、铯、铝、钾、氟、钙、硅等化合物。

本发明的一种利用锂云母制备氯化锂及其副产品的方法，其特征在于，具体步骤如下：

酸解浸提→真空除氟→分离1→分离2→分离3→除铁除铝→中和→脱色浓缩→沉锂→氯化。

酸解浸提：本发明采用化工浸提热力学方法和技术，其特征是将锂云母粉碎至60～100目后与浓度为25wt％～60wt％的硫酸溶液按质量比1:2.5～6的比例投入反应装置。

真空除氟：在温度为60℃～220℃、压力为0.5×10⁵Pa～1.5×10⁵Pa条件下浸提除氟反应6-8小时；分离氢氟酸冷凝液，得到含Li⁺的硫酸盐混合液。

分离1：将上述含Li⁺的硫酸盐混合液趁热过滤分离，回收滤液，为母液1。滤渣用水充分洗涤，得硅砂。并将洗液收集用于下批酸解配酸套用，具有节能、减排、环保的效果。采用这项措施，对年产1千吨氯化锂或碳酸锂的小型企业，每年可节约硫酸2500吨；节约用水14000吨。

分离2：是将母液1在搅拌下缓慢降温至60℃～0℃，冷却结晶析出铷铯矾化合物。过滤分离，回收滤渣，滤液为母液2。

分离3：是将母液2在搅拌下降温至40℃～-5℃，冷却结晶生成钾铝矾化合物。过滤分离得固体明矾。回收滤液为母液3。

除铁除铝：是在搅拌下，将母液3的PH值调节至2.81～8.35，再加入少量的过氧化氢，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，使其转化为氢氧化物沉淀。过滤分离，去除滤渣，回收滤液为母液4。

中和：在母液4中加入氢氧化钙控制溶液中的PH值为3～7.5，反应完毕，得中和反应的混悬液。过滤分离，用水洗涤滤渣，得石膏。将滤液和洗液回收合并为母液5。

脱色浓缩：是将母液5在搅拌下加热至70℃～90℃左右，加入少量活性炭，吸附溶液中的色素和杂质，尤其是要吸附酸浸提过程中析出的微量胶状二氧化硅(SiO₂·nH₂O)，因胶状二氧化硅的存在给操作上会带来麻烦。脱色完毕，减压浓缩至终点时，控制溶液中Li⁺的浓度在20g～40g/L。过滤除去杂质，滤液为母液6。

沉锂：将母液6在搅拌下加热至90℃～100℃于2个大气压通入二氧化碳沉锂反应60～100分钟，生成白色沉淀。反应完毕，过滤或离心分离，再用热水洗涤后，在110℃条件下烘干即得碳酸锂。

氯化锂制备：称取碳酸锂25克溶于适量的20％～60％的盐酸中，在搅拌下加热至25℃～60℃反应1小时，生成氯化锂。反应完毕，将此溶液在60℃～90℃条件下浓缩，待浓缩液表面鼓起大汽泡时，及时出料。经冷却、结晶、过滤、干燥，即得氯化锂产品。

本发明利用宜春钽铌矿锂云母制备氯化锂的方法中：所述热水为90℃以上的蒸馏水；所述水为25℃的水或自来水，浓度为质量浓度。