【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂提取，具体涉及含锂硅酸盐矿物的提锂及副产多孔纳米二氧化硅的方法。
技术介绍
1、锂是一种轻质、高活性的金属元素，广泛应用于电池、玻璃陶瓷、石油化工、冶金、纺织、合成橡胶、润滑材料、医疗等传统领域，同时也是新能源汽车和储能系统等新兴领域的关键原材料。随着全球对清洁能源和可持续发展的追求，锂的需求日益增长，尤其是在锂离子电池领域，锂的需求量激增，推动了锂资源的开发和提锂技术的进步。
2、锂矿提锂技术主要分为两大类：盐湖提锂和矿石提锂。盐湖提锂技术利用盐湖中的锂资源，通过物理和化学方法提取锂，包括沉淀法、太阳池法、萃取法、煅烧法、吸附法等。矿石提锂技术则主要采用火法和湿法，其主要是为了破坏矿物结构，将锂浸出提取。其中，火法包括石灰石法、硫酸盐法、氯化物法等，湿法则包括纯碱压浸法、碱溶法等。
3、目前，工业上的提锂工艺多为将含锂矿物高温下焙烧，然后加入酸、盐焙烧或碱压煮的方法，普遍涉及浓硫酸、硫酸盐、氟化物等药剂的使用，具有能耗高、对环境不友好、资源利用率低、渣量大等特点。工业提锂工艺中常将提锂后的尾矿作为“固废”废弃，但实际上矿渣中仍含有大量来源于锂矿自身结构的硅、铝等元素。
4、目前，从锂云母提取锂的方法有硫酸盐法、高压碱煮法、硫酸法、氯盐法和机械活化等方法。如中国专利文献cn106755967a提出了一种硫酸煅烧处理锂云母并制取碳酸锂的方法，通过硫酸化焙烧把锂云母中的锂转型为可溶性硫酸锂；如中国专利文献cn106745097a提出了一种硫酸盐焙烧处理锂云母的方法，通过硫酸盐高温焙
5、中国专利文献cn115747520b，公开了一种从含锂矿石中提锂的方法，包括以下步骤：(1)含锂矿石经酸化处理，得到含锂酸化液；(2)所述含锂酸化液依次经初过滤处理、纳滤处理和离子交换处理，得到含锂浓缩液；所述离子交换处理中采用的离子交换树脂包括以n为配位原子的螯合树脂；(3)所述含锂浓缩液经除钠处理，得到氯化锂产品。但是，该专利多个实施例锂的收率仅为52.5～88.5％，且由于使用了阳离子交换树脂，离子交换负荷高时，需要频繁进行树脂再生，并且没有涉及含锂矿石提锂后废渣的处理。
6、中国专利文献cn114350978a，公开了一种从含锂粘土中分步提锂的方法，包括以下步骤：s1、取未经焙烧的含锂粘土与酸混合后，在1.5mpa压力下反应浸出；
7、s2、将步骤s1反应结束后的产物进行固液分离得到滤液和滤渣，并洗涤滤渣；s3、将步骤s2洗涤后的滤渣与酸混合后，在1.5mpa压力下反应浸出；s4、将步骤s3反应结束后的产物进行固液分离得到滤液和滤渣，然后收集滤液。但是，该专利涉及两段高压酸洗，能耗高，步骤繁杂，综合提锂率一般，且后续没有考虑滤渣的处理及利用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供含锂硅酸盐矿物的提锂及副产多孔纳米二氧化硅的方法，旨在解决现有锂矿提锂工艺中能耗高、对环境不友好、渣量大及资源利用效率低的问题，该方法简单有效，实现了资源的综合利用，为含锂硅酸盐矿物的高值利用提供了新思路。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了含锂硅酸盐矿物的提锂及副产多孔纳米二氧化硅的方法，该方法包含以下步骤：
3、(1)将含锂硅酸盐矿物与第一金属无机盐混合，将该混合物球磨；其中，所述第一金属无机盐选自氯化钠、氯化镁、氯化铝、氯化钙、硝酸钠、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铝、硫酸钠和硫酸镁中任意一种或两种以上；
4、(2)将球磨产物与酸溶液在高温加压条件下进行酸活化，固液分离得到酸浸液与第一固体；将第一固体进行水洗、干燥，得到多孔纳米二氧化硅；
5、(3)将第二金属无机盐、金属氧化物和天然矿物中任意一种或两种以上与所述酸浸液混合，与碱溶液滴加至水中，搅拌并调控ph，升温搅拌一时间，随后老化，诱导酸浸液中的金属离子结晶，固液分离得到富锂溶液和第二固体；
6、(4)将所述第二固体经水洗、干燥，得到层状双金属氢氧化物。
7、本专利技术的方法将含锂硅酸盐矿物与金属无机盐混合，将该混合物在高温加压条件下进行酸活化，在此条件下，使用低浓度的氢离子也能有效溶出含锂硅酸盐矿物八面体中的al、mg、fe金属阳离子，加入的金属无机盐含有的金属离子具有促进矿物溶解的作用，从而对矿物的结构产生了破坏，使得矿物中的锂更易于溶出。金属无机盐在其中的作用主要有：(1)充当研磨介质，加强研磨对矿物结构的破坏，提升研磨效率；(2)水合无机离子可从矿物表面微裂纹和片层端面打开矿物结构，造成片层隆起并产生更多裂纹，增加质子攻击矿物结构离子的概率，促进矿物溶解；(3)金属离子与溶解出来的锂离子竞争矿物表面吸附位点，减少锂离子的吸附；(4)在制备层状双金属氢氧化物过程中，提供层板离子，调节层状双金属氢氧化物的晶型等。酸活化后固液分离得到的第一固体经水洗至ph为中性并干燥，得到多孔纳米二氧化硅。酸浸液中富含al3+、mg2+、fe3+等金属离子，向其中投加碱、金属无机盐或天然矿物，如制备镁铝层状双金属氢氧化物，一般投加至n(mg2+):n(al3+)＝(2～4):1，过高或过低均会影响水滑石晶型、结晶度，调节ph并补充金属离子，调节金属离子的摩尔比，诱导酸浸液中的金属离子结晶沉淀，进而达到固液分离的目的。固液分离后得到富锂酸浸液和第二固体，随后将第二固体水洗至ph为中性并干燥。富锂酸浸液中含有前述投入的第一金属无机盐和第二金属无机盐，盐度的高低将对后续制备得到的层状双金属氢氧化物的结晶度、晶粒大小及形貌产生影响。富锂酸浸液中除锂离子外的其他金属离子含量低，有利于锂的进一步分离。
8、本专利技术采用的第一金属无机盐，投加的盐中含有的金属离子具有促进矿物溶解/转化的作用。例如，na+进入矿物层间后形成可膨胀片层，打开了结构层间通道，从而促进片层结构的溶解；al3+不仅能以离子或聚合离子形式进入层状硅酸盐矿物层间，打开层间通道，促进片层的进一步溶解；还能参与次生矿物形成，降低局域离子浓度，促进母体矿物元素的溶出；并且通过al3+水解提供大量氢离子，降低体系ph，从而对矿物的结构产生了破坏，同理，mg2+和ca2+在体系中可得到相似的效果。
9、本专利技术的方法锂的提取率高，方法简单高效，能耗低，且实现了元素的综合利用，产品包括锂盐、多孔纳米二氧化硅、层状双金属氢氧化物，极大提高了经济效益，且该方法全过程不产生尾渣，避免了对环境的污染。
10、优选地，在步骤(1)中，所述含锂硅酸盐矿物选自锂辉石、透锂长石、锂霞石、锂云母、铁锂云母、锂蒙脱石、锂高岭石、锂伊利石、锂皂石、锂绿泥石、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.含锂硅酸盐矿物的提锂及副产多孔纳米二氧化硅的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含锂硅酸盐矿物选自锂辉石、透锂长石、锂霞石、锂云母、铁锂云母、锂蒙脱石、锂高岭石、锂伊利石、锂皂石、锂绿泥石、锂沸石和贾达尔石中的任意一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含锂硅酸盐矿物与第一金属无机盐的质量比为1:(0.1～10)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述球磨的转速为300～900rpm，时间为1～10h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述酸溶液，酸选自盐酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸和草酸中的任意一种或两种以上；所述酸溶液的浓度至少为0.01mol/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述高温加压条件，温度为60～240℃，压力为0.2～2.0MPa，容器的填料率为10～80％，时间为2～48h。
7.根据权利要求1所述的方
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述第二金属无机盐选自硝酸镁、硝酸锌、硝酸铝、硝酸铁、硝酸钙、硝酸铬、硝酸镧、氯化镁、氯化铁、氯化铝、氯化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铁和硫酸铝中任意一种或两种以上；
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述碱溶液，碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镍、氢氧化钴和氢氧化钡中任意一种或两种以上。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述升温搅拌，升温至60～150℃，时间为2～3h；
...【技术特征摘要】
1.含锂硅酸盐矿物的提锂及副产多孔纳米二氧化硅的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含锂硅酸盐矿物选自锂辉石、透锂长石、锂霞石、锂云母、铁锂云母、锂蒙脱石、锂高岭石、锂伊利石、锂皂石、锂绿泥石、锂沸石和贾达尔石中的任意一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含锂硅酸盐矿物与第一金属无机盐的质量比为1:(0.1～10)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述球磨的转速为300～900rpm，时间为1～10h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述酸溶液，酸选自盐酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸和草酸中的任意一种或两种以上；所述酸溶液的浓度至少为0.01mol/l。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱润良，陈情泽，谢捷洋，韦寿淑，何宏平，朱建喜，
申请(专利权)人：中国科学院广州地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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