一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，包括以下步骤将锂辉石经焙砂、磨矿、浆化后制得锂矿浆；对锂矿浆和硫酸进行高温高压浸提，得到浸液和浸渣；浸液经中和、除杂后得到硫酸锂；浸渣经配伍、改性、复配后制得矿物肥料。采用本发明专利技术工艺步骤，一方面，实现了锂辉石提锂的分离富集回收，另一方面能联产硅钙钾锂多元素矿物肥，为锂辉石的提锂全相综合利用回收开辟了一条新的道路。

【技术实现步骤摘要】
一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺
本专利技术是一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，具体涉及利用锂辉石矿相重构综合提锂及合成矿物肥的一体化生产工艺，属于矿物质提取技术及废料处理领域。
技术介绍
锂具备了重量轻，质地软，比热大，负电位高等的一系列优良特性，在电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业广泛应用，被称为“能源金属”和“推动世界前进的重要元素”被许多国家视为重要的战略资源。2015—2017年，自锂这一小金属由“工业味精”成长为“能源金属”、由“工业金属周期”迈入“全球电动化新周期”以来，锂资源的开发进入飞跃发展时期。目前，锂辉石矿资源开发备受瞩目，2016年已占全球锂资源供应比重40%。锂辉石（LiAlSi2O6)）矿石作为一种重要的化工原料，同时也是制备其它锂盐和金属锂的主要原料，一般含Li2O1～2%，通过选矿富集后可达到5～7%。我国是世界上锂辉石精矿储量最大的国家，而新疆和四川是锂盐最主要的生产基地，目前国内主要采用硫酸法提锂，该方法首先将α-锂辉石进行晶型转化焙烧，使其转变成活性较高的β-锂辉石，再与浓硫酸反应生成硫酸锂，反应混合物经过水浸出、碳酸钠转化后即制备出碳酸锂。现有采用硫酸法制备碳酸锂具有矿石中锂的提取率高等优点，但其也存在工艺复杂、焙烧烟气脱硫负荷大等缺点。在此基础上，现有专利文献CN107089674A（一种锂辉石硫酸钠加压浸出提锂工艺，2017.08.25）公开了一种利用α-锂辉石转换晶型得到的β-锂辉石，经细磨后与硫酸钠、添加剂、循环母液配成浆料，再经加压浸取得到碳酸锂产品的过程，浸取母液再返回反应器中配料反应，具有工艺流程短、生产能耗低、设备投资小、对环境无污染等特点。在采用浓硫酸-碳酸钙法来提炼碳酸锂的工艺过程中，由于副产品锂渣存在的以下情况：（1）锂渣在我国的分布不均；（2）锂渣虽有火山灰性，但其活性较低；（3）对锂渣的利用价值认识不足和锂渣利用的方式不够多元化；（4）锂渣含水率大，利用时需要烘干，给其利用带来不便，从而使得锂渣的利用受到限制。油清治在“锂渣的综合利用”（《新疆矿冶》，1985.07.02,28-35）中提到，锂渣可广泛的应用于建筑材料领域，例如作为水泥掺合料、速凝剂、生产陶瓷釉面砖的原料、配制混凝土等等，除此之外，锂渣也具有在农业领域的应用前景，经研究发现，锂具有积极和良好的生物学作用，可以提高水果蔬菜等产品的耐藏性能，可望提高某些作物的抗病性能。小试证明，施用锂渣对西红柿、葡萄果实的耐藏性有良好的作用。基于上述情况，在硫酸锂提取工艺中，为提高锂渣在农业领域的规模化应用，本专利技术应运而生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，该一体化工艺通过改进现有锂辉石提取锂的过程，在高效提锂的基础上，以提锂所得副产物联产制备矿物肥料，为锂辉石高效提锂与绿色清洁综合利用开辟了一条新的道路。本专利技术通过下述技术方案实现：一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：包括以下步骤（1）将锂辉石经焙砂、磨矿、浆化后制得锂矿浆；（2）对锂矿浆和硫酸进行高温高压浸提，得到浸液和浸渣；（3）浸液经中和、除杂后得到硫酸锂；（4）浸渣经配伍、改性、复配后制得矿物肥料。所述步骤（1）中，锂辉石在1000～1200℃的温度下进行晶型转化焙烧，锂辉石中的α-锂辉石转化为β-锂辉石。所述步骤（1）中，磨矿后物料的粒度<74μm，占100%。所述步骤（1）中，锂矿浆的固液比控制在2.5：1～12：1。所述步骤（2）中，将锂矿浆加入压力容器中，按硫酸压力浸出方式进行浸提，浸出条件满足：酸矿比200～800kg/t干矿，浸出硫酸浓度2～10%，浸出温度120～200℃，浸出时间20～240min，浸出压力0.2～1.6MPa。所述步骤（2）中，浸液中的锂含量为1～40g/L，浸渣中的Li2O含量为0.1～0.5%。所述步骤（4）中，选用生石灰和苛性钾与浸渣进行配伍，压浸渣、生石灰、苛性钾的质量比为70～80：20～30：5～15。所述步骤（4）中，配伍后的浸渣在700～1200℃的温度下进行焙烧改性，焙烧时间为20～240min，改性后的浸渣再经水淬、球磨后进行复配。所述步骤（4）中，所述复配是向改性后的浸渣中添加微量元素以制备矿物肥料的过程。所述步骤（4）中，向所述矿物肥料中添加5～10wt%的粘结剂及10～15wt%的水后，再经造粒、干燥后制得矿物肥产品。粘结剂可选用粘土、高岭土、海泡石粉、凹凸棒土、膨润土、麦饭石等中的一种。本专利技术涉及的反应机理分析如下，天然的α-锂辉石较难与硫酸(盐)反应转变为可溶性的硫酸锂，必须经过高温焙烧将α-锂辉石转型为可溶性的β-锂辉石,同时锂辉石的晶格结构也发生变化，由致密结构转化为疏松结构,体积膨胀约30%,有利于后续的硫酸浸出。硫酸压浸反应为：2LiAl(SiO3)2+H2SO4→Li2SO4+Al2O3·4SiO2+H2O元素的离子半径数据（pm）：H---1.2;Li---76;Na---102;K---138。锂在锂辉石的铝硅酸盐核中占有特殊的位置—紧靠边的位置，在加温加压环境下，硫酸介质体系下，氢离子与锂离子发生置换反应，随着酸可溶成分和铝硅酸盐的高效分离，无定形二氧化硅即非晶态二氧化硅随之激发形成高活性、高吸附性、高细度等特性。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）现有研究表明，锂具有良好的生物学作用，可以提高水果蔬菜等产品的耐藏性能以及相关作物的抗病性能，锂渣的投入在农业领域也有相关报道，但限于锂矿种类和提取工艺的不同，所得锂渣必然存在差异，由于现有锂渣在农业生产过程中的应用仅停留在小试阶段，缺乏大规模广泛应用的基础，基于此，本专利技术提出了一种结合锂辉石高效提锂及副产锂渣制备矿物肥而进行的一体化工艺，一方面即实现了锂辉石中的锂溶出提锂，另一方面还能联产可规模化应用的矿物肥料，为锂辉石高效提锂与绿色清洁综合利用开辟了一条新的道路。（2）本专利技术工艺在提锂过程中，采用锂辉石焙砂及硫酸压力浸出方式，可将大部分锂溶出，简化了常规硫酸熟化焙焙烧-水浸工艺，衔接传统工艺良好，且经硫酸压力浸出方式得到的浸渣有利于后续改性制得矿物肥，同时降低烟气脱硫和固废处置负荷，从而大幅节省锂辉石整个提锂工艺的成本。（3）本专利技术采用锂焙砂硫酸体系压力浸出方式，具体是指锂辉石在硫酸介质体系，在高温高压环境下，将难浸锂辉石易于溶出离子，将硫酸与矿浆一并加入高压釜后，加压，控制硫酸达到一定压力即为硫酸体系压力浸出方式，在满足硫酸压力为0.2～1.6MPa时，可兼顾回收大部分锂和激发浸渣无定性二氧化硅的优点，简化硫酸熟化焙烧-水浸工艺为一段工艺，减少硫酸烟气脱硫的负荷。（4）对现有专利文献CN107089674A公开的利用锂焙砂与硫酸钠、添加剂（CaO、Ca(OH)2、NaOH、KOH、NaHCO3或KHCO3）、循环母液配成的浆料经加压浸取得到碳酸锂产品而言，该浸提过程温度高，反应时间长，锂溶出效率不高，存在碱性介质压浸锂辉石共性难题---压浸温度高，工业设备不成熟，过滤困难等节点，硅酸盐矿物如无定形二氧化硅和结晶二氧化硅在高压碱性介质发生一定的枸溶性活化，激发效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：包括以下步骤（1）将锂辉石经焙砂、磨矿、浆化后制得锂矿浆；（2）对锂矿浆和硫酸进行高温高压浸提，得到浸液和浸渣；（3）浸液经中和、除杂后得到硫酸锂；（4）浸渣经配伍、改性、复配后制得矿物肥料。

【技术特征摘要】
1.一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：包括以下步骤（1）将锂辉石经焙砂、磨矿、浆化后制得锂矿浆；（2）对锂矿浆和硫酸进行高温高压浸提，得到浸液和浸渣；（3）浸液经中和、除杂后得到硫酸锂；（4）浸渣经配伍、改性、复配后制得矿物肥料。2.根据权利要求1所述的一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，锂辉石在1000～1200℃的温度下进行晶型转化焙烧。3.根据权利要求1所述的一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，磨矿后物料的粒度<74μm。4.根据权利要求1所述的一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，锂矿浆的固液比控制在2.5：1～12：1。5.根据权利要求1所述的一种利用锂辉石提锂及合成矿物肥的一体化工艺，其特征在于：所述步骤（2）中，将锂矿浆加入压力容器中，按硫酸压力浸出方式进行浸提，浸出条件满足：酸矿比200～800kg/t干矿，浸出硫酸浓度2～10%，浸出温度120～200℃，浸出时间20～240min，浸出压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈明伟，冀成庆，朱昌洛，蔡旺，赵朝辉，周雄，廖祥文，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51