一种黏土型锂矿的高效提锂方法技术

本发明专利技术公开了一种黏土型锂矿的高效提锂方法，包括以下步骤：1)将黏土型锂矿进行破碎、筛分后得到细粒级物料；2)将步骤1)得到的细粒级物料进行磨矿，磨矿过程中加入有机酸盐，调整磨矿参数，得到待浸出物料；3)将待浸出物料进行浸出，浸出过程中调整液固比或矿浆质量浓度、pH和温度等参数，当浸出达到平衡后，固液分离矿浆，即可得到富含锂离子的浸出液。本发明专利技术得到的富含锂离子的浸出液可通过沉淀、萃取、吸附等多种方式进一步回收锂。本发明专利技术可在常温常压条件下直接处理低品位黏土型锂矿，获得较高的锂浸出率，并且杂质含量低，有机酸盐具有来源广、成本低、用量小、效率高、绿色环保等优点，浸出渣可作为环保材料。浸出渣可作为环保材料。

【技术实现步骤摘要】
一种黏土型锂矿的高效提锂方法


[0001]本专利技术属于湿法冶金和矿物加工领域，具体涉及一种黏土型锂矿的高效提锂方法。

技术介绍

[0002]锂被誉为“白色石油”，广泛使用于锂离子电池和核聚变等重要领域。除了以上领域，锂元素在不同行业以特有的化合物被应用，尤其是对全球实现碳中和有着不可替代的重要意义。由于新能源发展需要大量的锂，而锂的供给量无法满足市场需求量，造成了锂的价格急速上涨，比如电池级碳酸锂从2021年初的5万元/吨涨到了2022年的60万元/吨以上。然而锂矿分布区域高度集中，全球近91％的储量主要分布在智利、阿根廷、美国、津巴布韦、葡萄牙、澳大利亚、中国、加拿大和巴西等国家。现有探明锂资源储量按照矿床类型，卤水型矿床(盐湖锂)储量最大，硬岩型锂矿床(锂辉石、锂云母)储量居其次。目前锂资源供给以盐湖和锂辉石为主，锂云母、电池回收为辅。黏土型锂矿也被称为沉积型锂矿，作为一种未开发的锂矿，具有分布广、储量大的特点，但是黏土型锂矿至今还没有得到大规模开发利用，只有数个国外企业公布了预期的技术路线。
[0003]由于黏土型锂矿的锂离子以吸附锂等形式存在，具有“贫”、“细”、“杂”等特点，难以通过常规的选冶方法清洁高效处理。现在对黏土型锂矿提锂仍处于初步研究与探索阶段，没有通用的方法和进行工业生产。碳酸盐黏土型锂矿的形成是碳酸盐在沉积作用下分化到铝质含量适中的黏土化阶段，锂离子溶液在迁移和渗透的过程中被黏土吸附和富集，通过离子交换方式赋存于碳酸盐和硅酸盐晶体的层间结构内，主要矿物有一水硬铝石、蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、锐钛矿等。近年来在我国西南地区发现了大量碳酸盐黏土型锂矿资源，如果能够将该类锂矿进行有效的开发利用，将有效解决我国乃至全球锂产业发展长期面临的资源紧缺问题。
[0004]基于以往锂辉石、锂云母等硬岩型锂矿的处理经验，国内外专家和企业提出了浮选后直接浸出法、助剂焙烧法、氯化硫化法、焙烧后硫酸浸出法等。焙烧浸出法是将黏土型锂矿和碳酸钠、硫酸钠等盐类在600℃以上的高温中进行焙烧，使黏土类矿物的层状结构被破坏和形成易溶解的新矿物，方便锂离子在硫酸溶液的腐蚀作用下溶解到浸出液中，再通过除杂和沉淀得到碳酸锂产品。直接硫酸浸出法可用于处理易溶解的特定黏土型锂矿，主要是将矿石和硫酸在常压下混合进行淋滤，适当升温可以提高淋滤效率，然后将淋滤液逐级过滤，回收不同产品，最后滤出的浸出液通过离子交换得到碳酸锂产品。
[0005]上述方法主要基于常规的选冶技术路线：浮选分离和富集目的矿物、焙烧破坏矿物结构，硫酸浸出锂矿，但均具有以下显著缺点：
[0006]1.浮选等常规选矿方法无法有效分离和富集锂，导致含锂矿物损失，锂富集程度达不到要求。黏土型锂矿中含锂矿物如蒙脱石、高岭石等的物理化学性质与脉石相近，并且选矿工艺所必须的磨矿会造成黏土型矿物的泥浆化，以上特点导致黏土型锂矿选矿分离效率极低、药剂用量大、后续处理工艺复杂化。
[0007]2.黏土型锂矿的选矿富集程度低导致焙烧工艺的矿石处理量远大于传统硬岩型锂矿，造成高能耗、高成本和环保问题。比如无法选矿富集的黏土型锂矿的锂品位是0.5％左右，而选矿富集后的硬岩型锂矿精矿的品位通常在5％以上，得到相同质量的锂产品需要焙烧处理的黏土型锂矿是硬岩型锂矿的十倍以上。
[0008]3.焙烧后的硫酸浸出过程会无选择性地溶解矿物，而上述焙烧的处理量增加会成倍放大此缺点，造成大量杂质离子如铁、铝、钙、镁等释放，使得后续除杂工艺复杂化和产生大量固体废弃物，进而降低锂的回收效率和产品品质，锂回收成本极高。
[0009]因此，现有研究技术路线均无法经济和清洁高效利用黏土型锂矿，导致该类资源迟迟无法开采利用。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种黏土型锂矿的高效提锂方法，该方法具有锂浸出率高、杂质溶出少、具有选择性、流程短、成本低、绿色环保等优点。
[0011]本专利技术这种黏土型锂矿的高效提锂方法，包括以下步骤：
[0012]1)将黏土型锂矿进行破碎、筛分后，得到细粒级物料；
[0013]2)将步骤1)中的细粒级物料进行磨矿，磨矿过程中加入有机酸盐，磨矿结束后，得到待浸出物料；
[0014]3)将待浸出物料进行浸出，当浸出达到平衡后，固液分离，得到富含锂离子的浸出液。
[0015]作为优选，所述步骤1)中，细粒级物料的粒度为50～800目。
[0016]作为优选，所述步骤2)中，有机酸盐中的阴离子为不含苯环、环保、碳链长度低于7的有机酸根；进一步优选，所述有机酸根为乙酸根、乳酸根、水杨酸根、乙醇酸根、抗坏血酸根、丙酮酸根、丙烯酸根、葡萄糖酸根、衣康酸根、丁二酸根、酒石酸根、苹果酸根、柠檬酸根中的至少一种；所述有机酸盐的阳离子为钠盐、钾盐、钙盐、铵盐、镁盐中的至少一种。
[0017]作为优选，所述步骤2)中，有机酸盐和细粒级物料的重量比为1：100～1：1。
[0018]作为优选，所述步骤2)中，用于磨矿的设备为球磨机、行星球磨机、搅拌磨机、砂磨机中的一种；磨矿工艺参数为：转速为100～2000rpm，磨矿时间为10～300min。
[0019]作为优选，所述步骤2)中，磨矿设备所用的磨矿球的材料为钢、钨、氧化锆、氧化铝中的至少一种，所述磨矿球的介质填充率为磨矿设备容积的10％～60％。
[0020]作为优选，所述步骤2)中，在磨矿过程中还可加入水，水和细粒级物料的重量比为0～5：1。
[0021]作为优选，所述步骤3)中，将待浸出物料调成矿浆进行浸出；所述矿浆中，待浸出物料的质量浓度为5％～60％，或所述矿浆中液固比为0.6:1～20:1；浸出的pH为2.0～10.0，浸出温度为15～90℃，浸出时间为10～300min。
[0022]进一步优选，所述步骤3)中，浸出的pH用酸或碱调节；所述酸为硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的至少一种。
[0023]本专利技术得到的富含锂离子的浸出液可通过沉淀、萃取、吸附等多种方式进一步回收锂。
[0024]本专利技术提出一种黏土型锂矿的高效提锂方法，原理如下：
[0025]1.有机酸盐在水中电离后释放的阳离子可以和黏土矿晶体结构层间的锂离子发生离子交换，使得吸附相赋存的锂离子与阳离子发生交换反应进入液相。
[0026]2.有机酸根的羧基、羟基等有机官能团迅速与锂离子发生络合作用,进而降低溶液中离子态锂的含量，推动锂离子溶解的化学反应平衡向正向移动。
[0027]3.磨矿可以快速降低矿物颗粒的粒度，从而增大矿物表面积。同时磨矿设备的搅拌带动磨矿球形成的对流环境提升黏土型锂矿浸出时的润湿性，降低表面双电层厚度，促进有机酸盐迅速到达颗粒表面强化浸出的液固反应。
[0028]相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0029]1.本专利技术不需采用选矿富集和焙烧处理，可直接短流程处理低品位黏土型锂矿，避免了选矿和焙烧环节的锂资源损失、高成本和不环保等问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黏土型锂矿的高效提锂方法，包括以下步骤：1)将黏土型锂矿进行破碎、筛分后，得到细粒级物料；2)将步骤1)中的细粒级物料进行磨矿，磨矿过程中加入有机酸盐，磨矿结束后，得到待浸出物料；3)将待浸出物料进行浸出，当浸出达到平衡后，固液分离，得到富含锂离子的浸出液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，细粒级物料的粒度为50～800目。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，有机酸盐中的阴离子为不含苯环、环保、碳链长度低于7的有机酸根；优选的，所述有机酸根为乙酸根、乳酸根、水杨酸根、乙醇酸根、抗坏血酸根、丙酮酸根、丙烯酸根、葡萄糖酸根、衣康酸根、丁二酸根、酒石酸根、苹果酸根、柠檬酸根中的至少一种；所述有机酸盐的阳离子为钠盐、钾盐、钙盐、铵盐、镁盐中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，有机酸盐和细粒级物料的重量比为1：100～1：1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红波，程晨，张麓原，申丽，邱冠周，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：