从粘土矿物中选择性提取锂制造技术

描述了用于从粘土矿物及其组合物中提取锂的方法。提取方法包括提供包含锂的粘土矿物，将阳离子源与粘土矿物混合，进行粘土矿物的高能碾磨，以及进行液体浸出以获得富锂浸出溶液。溶液。溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从粘土矿物中选择性提取锂
[0001]通过引用并入任何优先权申请
[0002]本申请要求2020年1月3日提交的美国临时申请号62/956,763的优先权权益，该临时申请出于所有目的通过引用整体并入本文。


[0003]本公开总体上涉及提取。更具体地，本公开涉及从粘土矿物中选择性提取锂的方法。

技术介绍

[0004]锂是锂离子电池组(LIB)和电动车辆(EV)行业的战略性金属。因此，为了降低电池组和电动汽车的成本，从各种锂源中经济地提取锂的手段是重要的。通常用于开采的主要锂源为锂卤水，因为从这些卤水源中提取Li所带来的成本较低。然而，对LIB不断增长的需求使得有必要探索其他锂源。
[0005]另一种提取Li的方法是从粘土矿物中提取Li。在此过程中，通过酸浸获得锂，其中将粘土矿物与常见的无机酸如H2SO4或HCl的水溶液混合并然后在大气压力下加热以浸出粘土矿物中所含的锂。这种酸浸法不仅浸出锂，而且它还浸出高浓度的杂质，包括Na、K、Fe、Al、Ca和Mg。后续去除杂质元素(尤其是去除Al)造成的高锂损失可显著地降低整体锂提取效率。此外，高的酸消耗和复杂的浸出溶液纯化方法也使得整个提取过程的成本效益较低且不环保。

技术实现思路

[0006]出于概述本公开和相对于现有技术所取得的优点的目的，本文描述了本公开的某些目的和优点。并非所有这样的目的或优点都可在任何特定的实施方案中实现。因此，举例来说，本领域技术人员应认识到，本专利技术可以将取得或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式实施或进行而不一定取得如本文可能教导或建议的其他目的或优点。
[0007]在一个方面，描述了一种从粘土矿物中提取锂的方法。该方法包括提供包含锂的粘土矿物，将阳离子源与粘土矿物混合，其中所述阳离子源包含阳离子和阴离子，进行粘土矿物的高能碾磨，以及进行液体浸出以获得富锂浸出溶液，其中进行液体浸出包括在进行高能碾磨之后向粘土矿物与阳离子源的混合物中加入溶剂。
[0008]在另一个方面，描述了一种从粘土矿物中提取锂的方法。该方法包括提供包含锂的粘土矿物，进行粘土矿物的高能碾磨，在进行高能碾磨的同时、之前或之后将阳离子源与粘土矿物混合以形成混合物，其中所述阳离子源包含阳离子和阴离子，以及使经碾磨的粘土矿物和阳离子源混合物与溶剂接触以从经碾磨的粘土矿物中提取锂并形成富锂浸出溶液。
[0009]在一些实施方案中，在进行高能碾磨之前将阳离子源与粘土矿物混合。在一些实施方案中，在进行高能碾磨的同时将阳离子源与粘土矿物混合。在一些实施方案中，在进行
高能碾磨之后将阳离子源与粘土矿物混合。
[0010]在一些实施方案中，粘土矿物包含约0.3
‑
5g Li/kg粘土。在一些实施方案中，粘土矿物包含约0.1
‑
5g Li/kg粘土。在一些实施方案中，粘土矿物还包括另外的矿物。在一些实施方案中，所述另外的矿物选自锂辉石、锂云母、铁锂云母、蒙皂石和锂蒙脱石或其组合。在一些实施方案中，所述另外的矿物选自锂辉石、锂云母、铁锂云母、蒙皂石、锂蒙脱石、白云母及其组合。在一些实施方案中，粘土矿物包含另外的元素，其选自钠、钾、铁、铝、钙、镁、硅和铬或其组合。
[0011]在一些实施方案中，阳离子源的阳离子选自碱金属和碱土金属或其组合。在一些实施方案中，阳离子源的阴离子选自卤离子、SO4‑
和NO3‑
或其组合。在一些实施方案中，阳离子源选自NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4、NaNO3、KNO3、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2和Mg(NO3)2或其组合。在一些实施方案中，阳离子源选自NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4、NaNO3、KNO3、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2及其组合。在一些实施方案中，阳离子源与粘土矿物的重量比为约1:3至约1:20。
[0012]在一些实施方案中，阳离子源与粘土矿物的重量比为约1:3至约1:50。
[0013]在一些实施方案中，阳离子源的阳离子与粘土矿物的锂的摩尔比为约1:1至约30:1。在一些实施方案中，阳离子源的阳离子与粘土矿物的锂的摩尔比为约1:1至约10:1。
[0014]在一些实施方案中，进行高能碾磨包括采用球磨机。在一些实施方案中，高能磨机选自行星球磨机、Spex磨机(Spex mill)、磨矿机(attritor mill)、高剪切高能磨机和振动磨机或其组合。在一些实施方案中，方法还包括在进行高能碾磨之前粉碎粘土矿物。
[0015]在一些实施方案中，液体浸出在约20
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100℃下进行。在一些实施方案中，混合物与溶剂的重量比为约1:10至约3:10。在一些实施方案中，溶剂包括水。在一些实施方案中，进行液体浸出还包括搅动混合物。
[0016]在一些实施方案中，富锂浸出溶液包含至少30ppm的锂。在一些实施方案中，富锂浸出溶液包含至少100ppm的锂。在一些实施方案中，富锂浸出溶液相对于粘土矿物的锂提取效率为至少约50％。在一些实施方案中，富锂浸出溶液包含至多约100ppm的铝或铁。在一些实施方案中，富锂浸出溶液包含至多约500ppm的镁或钙。在一些实施方案中，富锂浸出溶液包含至多约2000ppm的镁或钙。在一些实施方案中，富锂浸出溶液相对于粘土矿物的铝或铁提取效率为至多约1％。
[0017]在一些实施方案中，富锂浸出溶液具有约8
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10的pH。在一些实施方案中，富锂浸出溶液具有约5
‑
10的pH。在一些实施方案中，在此方法过程中不采用强酸。在一些实施方案中，方法还包括过滤富锂浸出溶液。在一些实施方案中，向粘土矿物、阳离子源和高能磨机中的至少之一提供混合溶剂。在一些实施方案中，混合溶剂包括水。
[0018]在另一个方面，描述了富锂浸出组合物。该组合物含有包含至多2g Li/kg粘土的废粘土矿物和富锂浸出溶液。富锂浸出溶液包含水、浓度为至少30ppm的锂、浓度为至多10ppm的铝、浓度为至多10ppm的铁、钾、浓度为至多1000ppm的钙、浓度为至多1000ppm的镁，并且pH为约8
‑
10。
[0019]在另一个方面，描述了富锂浸出组合物。该组合物含有包含至多5g Li/kg粘土的废粘土矿物和富锂浸出溶液。富锂浸出溶液包含水、浓度为至少100ppm的锂、浓度为至多10ppm的铝、浓度为至多10ppm的铁、浓度为至多8000ppm的钾、浓度为至多3000ppm的钙、浓
度为至多3000ppm的镁，并且pH为约5
‑
10。
[0020]所有这些实施方案均意在包括在所公开的本专利技术的范围内。通过下文结合附图对优选实施方案的详细描述，这些及其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的，本专利技术不限于所公开的任何特定的优选实施方案。
附图说明
[0021]下文将结合某些实施方案的附图来描述本公开的这些及其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从粘土矿物提取锂的方法，所述方法包括：提供包含锂的粘土矿物；进行所述粘土矿物的高能碾磨；在进行所述高能碾磨的同时、之前或之后将阳离子源与所述粘土矿物混合以形成混合物，其中所述阳离子源包含阳离子和阴离子；和使所述经碾磨的粘土矿物和阳离子源混合物与溶剂接触以从所述经碾磨的粘土矿物中提取锂并形成富锂浸出溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其中在进行所述高能碾磨之前将所述阳离子源与所述粘土矿物混合。3.根据权利要求1所述的方法，其中在进行所述高能碾磨的同时将所述阳离子源与所述粘土矿物混合。4.根据权利要求1所述的方法，其中在进行所述高能碾磨之后将所述阳离子源与所述粘土矿物混合。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘土矿物包含约0.1
‑
5gLi/kg粘土。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘土材料还包含一种或多种另外的矿物，所述另外的矿物选自锂辉石、锂云母、铁锂云母、蒙皂石、锂蒙脱石、白云母及其组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘土矿物包含一种或多种另外的元素，所述另外的元素选自钠、钾、铁、铝、钙、镁、硅、铬及其组合。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳离子源的所述阳离子选自碱金属、碱土金属及其组合。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳离子源的所述阴离子选自：卤离子、SO4‑
、NO3‑
及其组合。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳离子源选自NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4、NaNO3、KNO3、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志文，陈惠远，T，
申请(专利权)人：特斯拉公司，
类型：发明
国别省市：