[发明专利]一种由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法

说明书

本发明公开一种由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法，将锂矿石、碳质还原剂、锰源、钙质添加剂破碎后进行配料，混合料加入到密闭矿热炉中进行高温还原反应，在矿热炉的烟尘净化系统中收集富锂灰、出铁口得到锰硅合金、出渣口回收富氧化铝渣；本发明具有工艺流程简单、成本低、资源综合利用率高、无环境污染和固体废弃物排放等特点。

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，涉及锂矿石综合利用的工艺，具体为由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法。

背景技术

锂作为一种新型能源资源和战略资源，在冶金、陶瓷、石油化工等领域具有广泛应用。近年来，随着金属锂在航空航天、高能电池、轻质高比强合金等高精尖技术领域上的应用，尤其是高铁、航空航天对结构轻量化要求，对金属锂的需求量不断增加。寻求高效、环保、经济的锂及锂产品生产方法，对于缓解我国金属锂的需求量剧增有着重要意义。由于我国盐湖卤水锂资源中镁锂比高，目前我国锂及锂产品的生产仍以矿石提锂为主。

目前，从锂矿石中提取锂的方法，可概括为石灰石焙烧法、酸法、碱法、盐焙烧法、压煮法和氯化焙烧法等，应用于工业生产的主要是硫酸法和压煮法。硫酸法是将锂矿石高温酸化焙烧后得到可溶性硫酸锂和不溶性脉石，通过水浸、过滤得到含有硫酸锂的浸出液和不溶性脉石渣，浸出液经净化、沉锂、碳酸化得到碳酸锂，但该方法大量的使用硫酸，给生成带来重大安全隐患，产生的酸性渣易造成环境污染。压煮法是将锂矿石与盐(Na₂CO₃、Na₂SO₄等)、水混合，进行高压浸出，进而通过碳酸化制备碳酸锂，但该方法工艺条件较为苛刻，操作难度较大。为了解决上述方法所存在的问题，众多研究者开始尝试热还原的方法去处理锂矿石。

专利CN 110195159 A公开了一种锂辉石制备铝硅合金并富集锂的方法，将褐煤中C和锂辉石以为摩尔比6～7:1混合，同时添加粘土，混匀；将混合料压制成型后2000～2200℃下进行煅烧；收集煅烧的挥发物得到富锂灰，煅烧产物冷凝后得到铝硅合金。但该工艺需要在2000℃以上工作，对设备要求高，且高温条件会造成成本提高，不利于工业化。

专利CN 112111660 A公开了一种从锂矿石中富集锂同时制备硅铁合金回收氧化铝的方法，将埋矿石、还原剂、铁源、钙质添加剂、粘结剂混合均匀得到混合物料，将混合好的物料造球后进行干燥，干燥后的料球置于通有保护气氛的矿热炉中进行熔炼；熔炼温度为1000～2000℃，熔炼时间为5～24h；熔炼产物为富锂灰，硅铁合金以及富铝渣。但该工艺在熔炼用量最大的含Si 75％的硅铁合金时，需采用半密闭矿热炉，以防止架桥。但硅锰合金中硅的含量在14-18％之间，不会发生架桥现象，可以采用密闭矿热炉冶炼。相比于半密闭矿热炉，更有利于在气相中回收Li。

专利CN 113003590 A公开了一种锂辉石热还原制碳酸锂的方法，将ɑ型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；将浸出渣和料浆沉淀除钙、过滤，滤液为碳酸锂原料溶液，再经浓缩、沉淀锂，生产电池级或高纯碳酸锂产品。该工艺较为复杂和苛刻，真空条件对于企业来说设备成本过高，不利于工业化，另外滤渣用作水泥材料，没有得到充分的利用，造成了资源的浪费。

综上所述，现有技术主要存在能耗高、成本高、工艺条件苛刻、资源综合利用率低等问题，是目前改进的重点和难点。

发明内容

本发明提供一种由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法，以解决现有技术存在的工艺流程复杂、能耗高、锂矿石综合利用率低等一系列问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法，包括以下步骤：

(1)将锂矿石、锰源、碳质还原剂、钙质添加剂破碎至密闭矿热炉所需的粒度后进行配料，得到混合料；