[发明专利]一种锂辉石热还原制氢氧化锂的方法

说明书

本发明涉及氢氧化锂生产技术领域，具体为一种锂辉石热还原制氢氧化锂的方法。该方法包括以下步骤：以ɑ型锂辉石为原料，将锂辉石精矿粉末与还原剂、阻熔剂混合，在真空、高温条件下，在还原炉中进行还原，使锂辉石中的锂还原为金属锂蒸汽，再经过冷凝，得到金属锂与还原后的含有金属锂和氧化锂的锂辉石矿渣；含有金属锂和氧化锂的锂辉石矿渣用水浸出，得浸出渣和料浆；将浸出渣和料浆过滤、洗涤，滤液为氢氧化锂溶液，氢氧化锂溶液经蒸发、结晶，生产电池级或高纯LiOH.H₂O产品。本方法生产工艺简单，主要经过还原、浸出、蒸发就可生产氢氧化锂；不但可生产氢氧化锂，还可生产金属(约占锂总量的40‑60％)，锂利用率高。

技术领域

本发明涉及氢氧化锂生产技术领域，具体为一种锂辉石热还原制氢氧化锂的方法。

背景技术

随着新能源的高速发展，市场对锂离子电池需求越来越大。氢氧化锂作为高比能量的三元正极材料的关键原料，在近5年内市场需求量年平均以15-20％的速度增长，因而开发、改进现有氢氧化锂生产技术，成为成为目前氢氧化锂行业的研究重点。目前，全球氢氧化锂生产技术普遍采用硫酸酸化焙烧法生产，即是以锂辉石为原料，通过煅烧转型(≥1050℃)、粉碎、浓硫酸拌合、酸化焙烧、浸出、净化、过滤、氢氧化钠苛化、冷冻、过滤、蒸发结晶、副产品硫酸钠回收利用等工艺过程而生产。该法的主要缺点是：(1)其生产工艺复杂，物料消耗量大，锂利用率低(80-86％)，使其生产成本高(达4.5-5.3万元/吨，而目前工业级氢氧化锂产品市场价格为4.5-5.5万元/吨)；(2)其高温焙烧过程中产生大量的硫酸酸雾，环境污染大；(3)其矿渣和副产品硫酸钠产量大(1吨氢氧化锂大约产生8吨矿渣和2吨硫酸钠)，矿渣和副产品硫酸钠价值低，回收处理成本高，环境负荷大。因此，这种传统的锂辉石制氢氧化锂生产方法成本高，市场竞争力差。

发明内容

本发明根据现有技术中存在的不足，提供一种全新的锂辉石制氢氧化锂的方法，本发明的具体技术方案如下：

一种锂辉石热还原制氢氧化锂的方法，包括以下步骤：以ɑ型锂辉石为原料，将ɑ型锂辉石精矿粉末与还原剂粉末、阻熔剂混合制团，在真空、高温条件下，在还原炉中进行热还原，使锂辉石中的锂还原为金属锂蒸汽，再经过冷凝，得到金属锂(简称“粗锂”)与还原后的含有金属锂、氧化锂的锂辉石矿渣，得到的金属锂称为“粗锂”，经Ar气保护并搅拌下进行精炼，可生产纯度大于99％的金属锂；再将上述含有金属锂、氧化锂的锂辉石矿渣取出，用水浸出，使发生以下反应:

矿渣中的金属锂 Li+H₂O→Li⁺+OH^-+0.5H₂

矿渣中氧化锂 Li₂O+H₂O→Li⁺+OH^-

将上述浸出渣和料浆用纯碱除钙、过滤、洗涤，滤液为氢氧化锂溶液，经蒸发、结晶，生产电池级或高纯LiOH.H₂O产品，滤饼(即矿渣)经烘干，可作为生产水泥的熟料销售，用于直接生产水泥。

作为本申请中的一种较好的实施方式，α型锂辉石精矿的品位应≥5％(即Li₂O≥5.0wt％)，品位最好≥6％，粒度为过150-200目筛。

作为本申请中的一种较好的实施方式，所述的还原剂为复合还原剂，由高硅硅铁、铝粉、铝硅粉按质量比为1：0.1-0.5：0.1-0.5混合制得。所述高硅硅铁，其硅含量≥75wt％，粒度为6-8um；所述铝粉，铝含量≥99wt％，其活性占70wt％，粒度为6-8um；所述铝硅粉，其铝硅合量≥98wt％，粒度为6-8um。

作为本申请中的一种较好的实施方式，所述的阻熔剂为石灰，其CaO含量为90-98％(wt％)。

作为本申请中的一种较好的实施方式，锂辉石精矿、还原剂和阻熔剂加入量为：ɑ型锂辉石：还原剂：阻熔剂＝1：0.1-0.5：0.3-2.5(质量比)，