專利名稱：用焙燒鋰云母石灰生產(chǎn)氫氧化鋰的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用焙燒鋰云母和石灰為原料生產(chǎn)氫氧化鋰的工藝方法。
以鋰云母礦石為原料生產(chǎn)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(nèi)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(jié)能效果不顯著，壓煮溫度高，壓力高，高壓浸出設備系統(tǒng)造價高。尤其是釜內(nèi)結(jié)疤，泥渣膨脹，分離洗滌困難，故工業(yè)上難以實施。
目前工業(yè)上所采用的是石灰石燒結(jié)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(zhuǎn)窯燒結(jié)，分解率為81%左右，再經(jīng)濕磨溶出，除雜后，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶析出氫氧化鋰產(chǎn)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(chǎn)過程簡單。但它存在著石灰石配比高，需要在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)分解大量的石灰石(每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品需分解40噸左右)能耗高，物料流量大，設備產(chǎn)能低(φ2.07×45米回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)品計產(chǎn)能為800噸/年)，渣量大(42噸渣/噸產(chǎn)品)、回收率低(67%左右)等問題。
本發(fā)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(chǎn)氫氧化鋰的工藝方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的用焙燒鋰云母和石灰生產(chǎn)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(jīng)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(jié)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?yōu)闅溲趸嚾艹?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(fā)結(jié)晶析出氫氧化鋰;經(jīng)洗滌、干燥得合格的氫氧化鋰產(chǎn)品。其工藝流程如圖2示。
將鋰云母在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒，并直接向窯內(nèi)噴水，以保持焙燒窯內(nèi)有大量水蒸汽存在，焙燒溫度為900℃-1000℃，鋰云母經(jīng)焙燒后反應性能大大改善而且可磨性系數(shù)提高5倍。焙燒鋰云母經(jīng)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(diào)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(zhuǎn)/分。壓煮溶出過程中的殘渣其分離性能良好，釜內(nèi)無結(jié)疤現(xiàn)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(jīng)多段蒸發(fā)結(jié)晶析出氫氧化鋰，控制第一段蒸發(fā)終點溫度為102-130℃，末段蒸發(fā)終點溫度為130-150℃，氫氧化鋰結(jié)晶溫度為40-80℃，并將末段結(jié)晶析出的氫氧化鋰返回到第一段蒸發(fā)結(jié)晶前，返回的氫氧化鋰量為蒸發(fā)前溶液中氫氧化鋰量的10-150%，于第一段結(jié)晶析出合格的氫氧化鋰。經(jīng)洗滌干燥得成品。氫氧化鋰結(jié)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(chǎn)品，碳化后的母液可進一步綜合利用，主產(chǎn)品氫氧化鋰占90%以上，質(zhì)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(chǎn)過程不需用其他任何化工產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有工業(yè)上應用的石灰石燒結(jié)法相比，具有顯著有優(yōu)越性本發(fā)明的石灰石用量少60%，石灰石燒結(jié)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(jié)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(chǎn)一噸氫氧化鋰產(chǎn)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(jié)法每生產(chǎn)一噸氫氧化鋰產(chǎn)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(jīng)焙燒后，可磨性系數(shù)提高5倍，使同樣的磨機其生產(chǎn)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(jié)晶析出后的部分母液返回利用，使主產(chǎn)品氫氧化鋰的產(chǎn)量增高，付產(chǎn)品碳酸鋰產(chǎn)量減少。由于石灰石用量的減少，使回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力按產(chǎn)品計提高到4倍。因此本法投資少、成本低、說明本發(fā)明具有極為顯著的經(jīng)濟效益。
圖1為石灰石燒結(jié)法工藝流程2為本發(fā)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(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒，焙燒溫度為980℃，直接向窯內(nèi)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(nèi)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(jīng)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(jīng)多段蒸發(fā)結(jié)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(jié)晶析出后得母液8.36升，含Li2O 11.7克/升，K2O424克/升，氫氧化鋰結(jié)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(chǎn)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(jié)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?yōu)闅溲趸?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(fā)結(jié)晶析出氫氧化鋰；經(jīng)洗滌、干燥得合格的氫氧化鋰產(chǎn)品。
2.根據(jù)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(nèi)噴水，以保持焙燒窯內(nèi)大量水蒸汽的存在。
3.根據(jù)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(jù)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(diào)整。
5.根據(jù)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(zhuǎn)/分。
6.根據(jù)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(jù)權利要求1所述的工藝方法，其特征在于多段蒸發(fā)結(jié)晶工藝的第一段蒸發(fā)終點溫度為102-130℃，未段蒸發(fā)終點溫度為130-150℃，氫氧化鋰結(jié)晶溫度為40-80℃。
8.根據(jù)權利要求1所述的工藝方法，其特征在于多段蒸發(fā)結(jié)晶工藝是將末段結(jié)晶析出的氫氧化鋰返回到第一段蒸發(fā)結(jié)晶前，返回的氫氧化鋰量為蒸發(fā)前溶液中氫氧化鋰量的10-150%，于第一段結(jié)晶析出合格的氫氧化鋰產(chǎn)品。
全文摘要
一種用焙燒鋰云母石灰生產(chǎn)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(jīng)除雜后蒸發(fā)結(jié)晶析出氫氧化鋰產(chǎn)品。該法優(yōu)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(chǎn)能5倍，轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能以產(chǎn)品計可提高4倍，投資少、成本低，經(jīng)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(yōu)先權日1994年12月29日
發(fā)明者汪錫孝, 湯春梅, 林高逵, 王和喬, 孫友潤 申請人:湘鄉(xiāng)鋁廠