用焙燒鋰云母石灰生產氫氧化鋰的工藝方法

專利名稱：用焙燒鋰云母石灰生產氫氧化鋰的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種用焙燒鋰云母和石灰為原料生產氫氧化鋰的工藝方法。
以鋰云母礦石為原料生產氫氧化鋰，有人曾研究過直接用石灰壓煮鋰云母的方法，它將鋰云母磨細達200目，直接加水加氫氧化鈣在高壓釜內進行壓煮，鋰云母Ca(OH)2水＝11.8∶10，溫度為240℃-260℃，壓力為2.8MPa，反應4小時，分解率可達95%。但此法石灰石用量大，節能效果不顯著，壓煮溫度高，壓力高，高壓浸出設備系統造價高。尤其是釜內結疤，泥渣膨脹，分離洗滌困難，故工業上難以實施。
目前工業上所采用的是石灰石燒結法，該法按鋰云母石灰石＝13配料濕磨，磨細到-160目，料漿含水36%左右，入回轉窯燒結，分解率為81%左右，再經濕磨溶出，除雜后，經蒸發結晶析出氫氧化鋰產品，其工藝流程如

圖1所示。該法原料簡單、價格低廉、來源廣泛，生產過程簡單。但它存在著石灰石配比高，需要在回轉窯內分解大量的石灰石(每生產1噸產品需分解40噸左右)能耗高，物料流量大，設備產能低(φ2.07×45米回轉窯產品計產能為800噸/年)，渣量大(42噸渣/噸產品)、回收率低(67%左右)等問題。
本發明提供一種石灰石用量少、能耗低、渣量少、回收率顯著提高的用焙燒鋰云母與石灰為原料生產氫氧化鋰的工藝方法。
本發明是這樣實現的用焙燒鋰云母和石灰生產氫氧化鋰的工藝方法，它只用鋰云母和石灰石為原料，先將鋰云母在高溫及蒸汽存在下進行焙燒成焙燒鋰云母;石灰石經鍛燒成石灰再消化成消石灰;將磨細的焙燒鋰云母與消石灰、返回的氫氧化鋰結晶析出后的部分母液、殘渣洗水一起進行壓煮溶出，該過程需控制氫氧化鉀濃度，控制液固比為(2-6)1、溫度為80-180℃，在不斷攪拌下，反應0.5-7小時，使鋰云母分解，將其中的氧化鋰變為氫氧化鋰溶出;溶出液用消石灰除碳酸根，除鋁后，進行用氫氧化鋰返回的多段蒸發結晶析出氫氧化鋰;經洗滌、干燥得合格的氫氧化鋰產品。其工藝流程如圖2示。
將鋰云母在回轉窯內焙燒，并直接向窯內噴水，以保持焙燒窯內有大量水蒸汽存在，焙燒溫度為900℃-1000℃，鋰云母經焙燒后反應性能大大改善而且可磨性系數提高5倍。焙燒鋰云母經細磨至細度為80-350目，與消石灰、返回的部分母液、殘渣洗水三者一起進行壓煮溶出，壓煮溶出為分步進行，消石灰與洗水也分步加入;壓煮溶出過程中利用返回的部分母液來調整溶液中氫氧化鉀(KOH)濃度，控制濃度在8-40克/升，并加入50-90%的消石灰，30-90%的洗水，溶出時加入10-50%的消石灰，10-70%的洗水，在不斷攪拌下，壓煮溫度為130-180℃，反應時間為0.5-7小時，使其充分分解，分解率可達97%以上，攪拌速度為80-360轉/分。壓煮溶出過程中的殘渣其分離性能良好，釜內無結疤現象，分離后的殘渣用水進行6-7次反向洗滌，洗水返回利用。礦中氧化鋰的凈溶出率在90%以上。溶出液加少量消石灰除碳酸根、除鋁后，經多段蒸發結晶析出氫氧化鋰，控制第一段蒸發終點溫度為102-130℃，末段蒸發終點溫度為130-150℃，氫氧化鋰結晶溫度為40-80℃，并將末段結晶析出的氫氧化鋰返回到第一段蒸發結晶前，返回的氫氧化鋰量為蒸發前溶液中氫氧化鋰量的10-150%，于第一段結晶析出合格的氫氧化鋰。經洗滌干燥得成品。氫氧化鋰結晶析出后的母液一部分返回壓煮溶出，剩余部分進行碳酸化，使其中的鋰成為碳酸鋰付產品，碳化后的母液可進一步綜合利用，主產品氫氧化鋰占90%以上，質量達到國家標準一級品要求。全流程中消石灰總用量與焙燒鋰云母之比為(0.7-1.5)1。生產過程不需用其他任何化工產品。
本發明與現有工業上應用的石灰石燒結法相比，具有顯著有優越性本發明的石灰石用量少60%，石灰石燒結法中處理一噸鋰云母需三噸石灰石，而本法處理一噸鋰云母只需1.25噸石灰石，不僅節省大量原料，而且使能耗降低45%左右，同時使殘渣減少50%左右，每生產一噸氫氧化鋰產品，鋰云母消耗量為10噸，石灰石用量為12.6噸，干渣量為21噸，而石灰石燒結法每生產一噸氫氧化鋰產品，鋰云母消耗量為12.3噸，石灰石用量為40噸左右，干渣量為42噸。鋰云母經焙燒后，可磨性系數提高5倍，使同樣的磨機其生產能力可提高5倍，由于反應性能大大改善，使鋰云母分解率由81%提高到97%以上，鋰的回收率由67%左右提高到80%左右。由于分解率及回收率的提高和結晶析出后的部分母液返回利用，使主產品氫氧化鋰的產量增高，付產品碳酸鋰產量減少。由于石灰石用量的減少，使回轉窯的生產能力按產品計提高到4倍。因此本法投資少、成本低、說明本發明具有極為顯著的經濟效益。
圖1為石灰石燒結法工藝流程2為本發明工藝流程圖實施例原料鋰云母礦石含Li2O 4.51%、Na2O 1.38%、K2O 8.03%、Rb2O 1.4%、Cs2O 0.25%、F 6.57%、附水0.83%、灼減4.37%，余為其他。將上述鋰云母在回轉窯內焙燒，焙燒溫度為980℃，直接向窯內噴水，焙燒后鋰云母含Li2O 4.8%、Na2O 1.41%、K2O 8.52%、Rb2O 1.44%Cs2O 0.28%、F0.71%、灼減0.76%，余為其他。上述焙燒鋰云母在球磨機內磨二小時，細度達300目，篩上殘留＜1%。
將上述磨細的鋰云母10公斤，加母液、洗水、消石灰進行壓煮溶出，其殘渣經7次反向洗滌，新水用量為120升，洗滌后干渣重21公斤，渣中含Li2O 0.236%(其中包括可溶Li2O 0.17%)、Na2O 0.084%、K2O 1.21%、Rb2O 0.45%、Cs2O 0.11%。礦石中Li2O的分解率為96.67%，凈溶出率為90%，K2O凈溶出率為70%。壓煮溶出液83升，含Li2O 5.2克/升，K2O 17.2克/升，Al2O30.33克/升，COa0.87克/升，在80℃下加消石灰0.4公斤，攪拌2小時后，澄清12小時，除去碳酸根和鋁離子，過濾后濾液經多段蒸發結晶，得氫氧化鋰1.09公斤，其組成為LiOH57.28%、Na0.024%、K0.13%、SO4＜0.001%，Cl-0.0081%、CaO 0.01%Fe2O30.0015%CO20.11%，酸不溶物＜0.001%，達到國家標準一級品要求，結晶析出后得母液8.36升，含Li2O 11.7克/升，K2O424克/升，氫氧化鋰結晶析出率為91%，將此母液碳酸化，得含量為97%粗碳酸鋰0.08公斤，得碳酸化母液2.3升，其中含Li2O 3克/升，K2O 620克/升，此過程碳酸鋰沉淀率為82%。
權利要求
1.一種用焙燒鋰云母和石灰生產氫氧化鋰的工藝方法，其特征在于該法只用鋰云母和石灰石為原料，先將鋰云母在高溫及蒸汽存在下進行焙燒成焙燒鋰云母；將磨細的焙燒鋰云母與消石灰、返回的氫氧化鋰結晶析出后的部分母液、殘渣洗水一起進行壓煮溶出，該過程控制溶液的氫氧化鉀濃度，控制液固比為(2-6)∶1、溫度為80-180℃，在不斷攪拌下，反應0.5-7小時，使鋰云母分解，將其中的氧化鋰(Li2O)變為氫氧化鋰(LiOH)溶出；溶出液用消石灰除碳酸根、除鋁后進行用氫氧化鋰返回的多段蒸發結晶析出氫氧化鋰；經洗滌、干燥得合格的氫氧化鋰產品。
2.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于鋰云母的焙燒溫度為900℃-1000℃，并采用直接向窯內噴水，以保持焙燒窯內大量水蒸汽的存在。
3.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于焙燒鋰云母的細度為80-350目。
4.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于壓煮過程中控制氫氧化鉀(KOH)濃度在8-40克/升，利用返回的母液來調整。
5.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于壓煮溶出過程為分步進行，消石灰與洗水也分步加入，壓煮時加50-90%的消石灰，30-90%的洗水;溶出時加10-50%的消石灰，10-70%的洗水;壓煮溫度為130-180℃，反應時間為0.5-7小時，攪拌速度為80-360轉/分。
6.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于壓煮溶出后的殘渣進行6-7次反向洗滌，洗水返回利用。
7.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于多段蒸發結晶工藝的第一段蒸發終點溫度為102-130℃，未段蒸發終點溫度為130-150℃，氫氧化鋰結晶溫度為40-80℃。
8.根據權利要求1所述的工藝方法，其特征在于多段蒸發結晶工藝是將末段結晶析出的氫氧化鋰返回到第一段蒸發結晶前，返回的氫氧化鋰量為蒸發前溶液中氫氧化鋰量的10-150%，于第一段結晶析出合格的氫氧化鋰產品。
全文摘要
一種用焙燒鋰云母石灰生產氫氧化鋰的工藝方法，它只用鋰云母和石灰石為原料，先將鋰云母在高溫及蒸汽存在下進行焙燒成焙燒鋰云母，將磨細的焙燒鋰云母與硝石灰、返回的部分母液、殘渣洗水一起進行壓煮溶出，溶出液經除雜后蒸發結晶析出氫氧化鋰產品。該法優點是石灰石用量少60％，能耗降45％，渣量少50％，鋰云母的分解率為97％，回收率為80％，可提高磨機產能5倍，轉窯的產能以產品計可提高4倍，投資少、成本低，經濟效益顯著。
文檔編號C01D15/02GK1109104SQ9411330
公開日1995年9月27日 申請日期1994年12月29日 優先權日1994年12月29日
發明者汪錫孝, 湯春梅, 林高逵, 王和喬, 孫友潤 申請人:湘鄉鋁廠