專利名稱：一種干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，具體涉及一種從鹽湖鹵水中富集鋰鹽的工藝方法，尤其 是一種從高鎂鋰比鹽湖鹵水中富集鋰的方法。
背景技術(shù)：
鋰是重要的有色金屬，被譽(yù)為"21世紀(jì)的能源金屬"，在能源、航空般天等許多高新技術(shù) 領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在全球經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。全球鋰資源可分為五種類型，即偉晶巖 鋰、卣水鋰、海水鋰、溫泉鋰和堆積鋰礦等，目前開(kāi)采利用的鋰資源主要是偉晶巖鋰礦和鹵 水鋰礦。當(dāng)前全球大部分鋰消耗來(lái)源于鹵水鋰礦。
目前從鹽湖鹵水提鋰的技術(shù)關(guān)鍵為鎂鋰分離，采用的主要方法有沉淀法；碳化法；煅 燒浸取法；吸附法；有機(jī)溶劑萃取法；等。盡管使用的方法眾多，但存在不同程度的不足。 如沉淀法中產(chǎn)物粒度細(xì)、過(guò)濾難、鋰損失大；碳化法不易于控制、鋰收率低；煅燒法除鎂率 低、能耗高；吸附法由于吸附劑容量低而引起生產(chǎn)效率低；有機(jī)溶劑萃取法由于有機(jī)物的水 溶性造成對(duì)鹽湖區(qū)的環(huán)境污染。因此，研究者們一直在努力研究開(kāi)發(fā)效率高、能耗低、便于 操作、不污染環(huán)境的鹽湖鹵水提鋰技術(shù)。
煅燒浸取法是一種高效快捷的方法，并有專利公開(kāi)(200510085832.9; 200710024943.8)。 但由于氯化鎂結(jié)晶由于脫水而水解不完全，盡使在高達(dá)120(TC下也難于將氯化鎂完全水解， 因此實(shí)際操作中在高于IOO(TC下水解，能耗高且鎂分離不完全。沉淀法能耗低、分離效率高， 但流程相對(duì)較長(zhǎng)、收率較低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種高效率、低成本、少投入的操作方便、不污染環(huán)境的從高鎂鋰比鹽湖鹵 水中富集鋰的濕法冶金方法。
本發(fā)明通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下工藝步驟
(1) 鹵水濃縮將高鎂鋰比鹽湖鹵水蒸發(fā)脫水、結(jié)晶氯化鎂，同時(shí)濃縮鋰鹽；所述高鎂鋰比 鹽湖鹵水是指經(jīng)過(guò)提取鉀、硼等后的水氯鎂石飽和液；
(2) 噴霧干燥將濃縮鹵水在溫度為400 60(TC噴霧干燥，且部分氯化鎂結(jié)晶水解；
(3) 造粒將干燥物加水造粒，晶化、強(qiáng)化；
(4) 焙燒將晶化粒料焙燒，氯化鎂水解；
3(5)水浸取將焙燒料趁熱水淬，加水浸取，溶出可溶性氯化鋰和氯化鎂。 所述(1)步中高鎂鋰比鹽湖鹵水鎂鋰(Mg/Li)質(zhì)量比不小于8.0。
鹵水經(jīng)過(guò)鹽田曬蒸晶析或加熱蒸發(fā)結(jié)晶析出水氯鎂石(含水結(jié)晶氯化鎂)，同時(shí)鋰鹽得 到濃縮，使溶液鋰含量達(dá)到7 10g/L。
所述(2)步中，對(duì)濃縮鹵水進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥的溫度為400 600'C;在此過(guò)程中， 鹵水中水份快速蒸發(fā)、氯化物結(jié)晶，同進(jìn)發(fā)生氯化鎂結(jié)晶的失水和水解。
所述(3)步中，按干燥物料量10~25%對(duì)干燥粉料噴水潤(rùn)濕，并造粒；對(duì)粒徑?jīng)]有嚴(yán)格 限制，以不大于15mm為好；室溫下放置，通過(guò)物料自然晶化強(qiáng)化料粒強(qiáng)度。
所述(4)步中，粒料入爐焙燒，使大部分氯化鎂水解；焙燒溫度600 80(TC，焙燒時(shí)間 2(M20min。
所述(5)步中，通過(guò)水浸溶解出焙燒料中的可溶物質(zhì)氯化鋰和氯化鎂；采用多級(jí)逆流浸 取，液固比3 10:1，級(jí)數(shù)2 5級(jí)，浸取溫度20 90'C;浸出液中主要含氯化鋰和氯化鎂，為低 鎂鋰比溶液，鎂鋰質(zhì)量比(Mg/Li)少于1.0;視其鎂鋰比大小可進(jìn)一步脫鎂后提取鋰鹽或直接 提取鋰鹽。
所述(2)步噴霧干燥中和(4)步焙燒中的高溫?zé)煔庵泻蠬Cl,經(jīng)降溫、收塵煙氣后用 水吸收HC1，制備工業(yè)級(jí)鹽酸。
所述(2)步和(4)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，可用于所?1)步蒸發(fā)濃縮鹵水和(5)步焙 燒水浸的熱源；煙氣通過(guò)熱交換降溫，同時(shí)對(duì)溶液加熱。
所述(5)步中，水浸渣以氯化鎂或氫氧化鎂為主要組成，可用于鎂質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)原料。
本發(fā)明基于氯化鎂高溫水解原理，將可溶性鎂化合物大部分轉(zhuǎn)為難溶于水的鎂化合物 (MgO)和能遇水水解的氯氧化鎂(MgOHCl),從而通過(guò)水浸取溶出可溶性氯化鋰、氯化 鎂(主要由氯氧化鎂在水浸取時(shí)水解產(chǎn)生)，實(shí)現(xiàn)鹵水的預(yù)脫鎂富集鋰。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果充分體現(xiàn)在
1、 采用結(jié)晶法脫除鹵水部份鎂，結(jié)淀結(jié)晶形態(tài)好，易于過(guò)濾和洗滌，鋰損失少。 本發(fā)明以結(jié)晶法以水氯鎂石形態(tài)脫除鹵水中鎂，降低后續(xù)工序的物料處理量；結(jié)晶法產(chǎn)
物晶型好、顆粒大、易于過(guò)濾和洗滌，沉淀載帶的鋰損失少。
蒸發(fā)結(jié)晶易于控制、方便操作，使工藝具有較高的生產(chǎn)效率。
2、 采用噴霧干燥法處理飽和氯化物鹵水，降低提鋰生產(chǎn)成本。 本發(fā)明用噴霧干燥法處理飽和氯化物鹵水，較傳統(tǒng)蒸發(fā)或蒸煮脫水干燥效率高、產(chǎn)能大
且易于操作和控制。并利用干燥溫度高的特點(diǎn)，控制氯化物鹵水干燥過(guò)程中氯化物結(jié)晶的部 分水解，產(chǎn)生氧化鎂和氯氧化鎂，達(dá)到氯化鎂在較低溫度下部分水解的目的。
在同一工序中完成除水、干燥、脫水和水解等多項(xiàng)功能，能較大程度地降低能耗、降低 提鋰成本。3、 發(fā)明中采用物料造球、低溫焙燒，改善了焙燒條件，提高了氯化鎂水解效率。 通過(guò)對(duì)物料的造粒，改善了物料的保水性能，保障了氯化鎂水解過(guò)程所需水份，使氯化
鎂水解能在較低溫度下進(jìn)行，并達(dá)到較高的水解率。
造粒焙燒，減少操作過(guò)程中固體物的揮散，減少煙氣中灰塵量，改善生產(chǎn)操作環(huán)境。
4、 流程簡(jiǎn)潔、資源綜合利用、成本低。 本發(fā)明從鹽湖鹵水中富集鋰鹽的方法，包括鋰粗濃縮、干燥、焙燒、水浸等步驟，工藝
簡(jiǎn)潔，流程短；達(dá)到了鋰鹽的高度富集，并在過(guò)程中得到了鎂質(zhì)產(chǎn)品和工業(yè)鹽酸，綜合利用 了資源中的鎂和氯；不使用繁雜的除雜或分離步驟，使得提鋰成本低。
綜上所述，本發(fā)明的工藝綜合利用鹽湖鎂、鋰資源，具有脫鎂效率高、鋰鹽富集效果好、 回收率高、能耗少、成本低項(xiàng)目工程投資少等特點(diǎn)。整個(gè)工藝簡(jiǎn)要、清潔，對(duì)環(huán)境友好。本 發(fā)明尤其適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩描述。本發(fā)明可以按發(fā)明內(nèi)容的任一方式實(shí)施。這 些實(shí)施例的給出決不是限制本發(fā)明。
本發(fā)明例使用我國(guó)某鹽湖多級(jí)灘曬鹵水Mg8.3%; Li 0.4%。 Mg/Li (質(zhì)量比)達(dá)21。 實(shí)施例1
A. 鹵水濃縮將鎂鋰質(zhì)量比達(dá)21的灘曬鹽湖鹵水蒸發(fā)脫水，除去總液量10.4%的水分；結(jié)晶析 出六水氯化鎂，過(guò)濾；結(jié)晶析出后濃縮液鋰鎂含量為鋰8.5g/L;鎂99.3g/L。
B. 噴霧干燥將濃縮鹵水在450 48(TC下噴霧干燥，鹵水中水份快速蒸發(fā)、氯化物結(jié)晶，同進(jìn) 發(fā)生氯化鎂結(jié)晶的失水和水解。
C. 造粒按干燥物料量20~22%對(duì)干燥粉料噴水潤(rùn)濕，造成8 10mm料粒；室溫下放置，自然 晶化、強(qiáng)化。
D. 焙燒將晶化粒料入爐焙燒，焙燒溫度760 78(TC，焙燒時(shí)間60min;氯化鎂高溫水解。
E. 水浸取焙燒料經(jīng)水淬；采用4級(jí)逆流水浸取，將熱的焙燒產(chǎn)物直接用水浸取，并用焙燒煙 氣加熱，控制浸取溫度55 6(TC、浸取液固比5:1，溶出可溶性氯化鋰和氯化鎂。
經(jīng)過(guò)上述操作，得到鋰鎂氯化物溶液，主要成分為L(zhǎng)i7.6g/L; Mg3.1g/L; Mg/Li=0.41。 實(shí)施例2
A. 卣水濃縮將鎂鋰質(zhì)量比達(dá)21的灘曬鹽湖鹵水蒸發(fā)脫水，除去總液量11.3%的水分；結(jié)晶析
出六水氯化鎂，過(guò)濾；結(jié)晶析出后濃縮液鋰鎂含量為鋰9.7g/L;鎂99.6g/L。
B. 噴霧干燥將濃縮鹵水在560 580'C下噴霧干燥，鹵水中水份快速蒸發(fā)、氯化物結(jié)晶，同進(jìn) 發(fā)生氯化鎂結(jié)晶的失水和水解。C. 造粒按干燥物料量14~16%對(duì)干燥粉料噴水潤(rùn)濕，造成12 14mm料粒；室溫下放置，自然 晶化、強(qiáng)化。
D. 焙燒將晶化粒料入爐焙燒，焙燒溫度680 700。C，焙燒時(shí)間100min;氯化鎂高溫水解。
E. 水浸取焙燒料經(jīng)水淬；采用3級(jí)逆流水浸取，將熱的焙燒產(chǎn)物直接用水浸取，并用焙燒煙 氣加熱，控制浸取溫度70 75'C、浸取液固比8:1，溶出可性氯化鋰和氯化鎂。
經(jīng)過(guò)上述操作，得到鋰鎂氯化物溶液，主要成分為L(zhǎng)i5.3g/L; Mg3.8g/L; Mg/Li=0.72。
權(quán)利要求
1、干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于，工藝步驟包括(1)鹵水濃縮將高鎂鋰比鹽湖鹵水蒸發(fā)脫水、結(jié)晶氯化鎂，同時(shí)濃縮鋰鹽；所述的高鎂鋰比鹽湖鹵水是指經(jīng)過(guò)提取鉀、硼后的水氯鎂石飽和液；(2)噴霧干燥將濃縮鹵水在400～600℃噴霧干燥，且部分氯化鎂結(jié)晶水解；(3)造粒將干燥物加水造粒，晶化、強(qiáng)化；(4)焙燒將晶化粒料焙燒，氯化鎂水解；(5)水浸取將焙燒料趁熱水淬，加水浸取，溶出可溶性氯化鋰和氯化鎂。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于 所述的高鎂鋰比鹽湖鹵水中的Mg/Li質(zhì)量比不小于8.0。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于 所述(l)步中，蒸發(fā)脫水是通過(guò)鹽田曬蒸晶析，或者是加熱蒸發(fā)結(jié)晶；使溶液鋰含量達(dá)到7 10 g/L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖卣水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于所述(3)步中，按干燥物料質(zhì)量10~25%對(duì)干燥粉料噴水潤(rùn)濕，并造粒；室溫下放置，通過(guò)物料自然晶化強(qiáng)化料球強(qiáng)度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于所述(4)步中，焙燒溫度600 80(TC。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于 所述(4)步中，焙燒時(shí)間20 120min。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征在于-步驟(5)中，采用多級(jí)逆流浸取，液固比3 10:1，級(jí)數(shù)2 5級(jí)，浸取溫度20 9(TC。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖卣水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征 在于所述(2)步噴霧干燥中和(4)步焙燒中的高溫?zé)煔饨?jīng)降溫、收塵后用水吸收，制備 鹽酸。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，其特征 在于所述(2)步和(4)中產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓糜谧鳛樗?1)步或(5)中的熱源。
全文摘要
干法脫鎂從高鎂鋰比鹽湖鹵水預(yù)脫鎂富集鋰的方法，以高鎂鋰比鹽湖鹵水為原料，采用鹵水濃縮、噴霧干燥、造粒、焙燒、水浸取等工藝步驟，將鹵水中大部分鎂脫除，便于低成本提取鋰。主要技術(shù)要點(diǎn)是，干法脫鎂基于氯化鎂高溫水解原理，將可溶性鎂化合物大部分轉(zhuǎn)為難溶于水的鎂化合物(MgO)和能遇水水解的氯氧化鎂(MgOHCl)，從而通過(guò)水浸取溶出可溶性氯化鋰、氯化鎂(主要由氯氧化鎂在水浸取時(shí)水解產(chǎn)生)，實(shí)現(xiàn)鹵水的預(yù)脫鎂富集鋰。本發(fā)明綜合利用鹽湖鎂、鋰資源，具有脫鎂效率高、鋰鹽富集效果好、回收率高、能耗少、成本低項(xiàng)目工程投資少等特點(diǎn)。整個(gè)工藝簡(jiǎn)要、清潔，對(duì)環(huán)境友好。本發(fā)明尤其適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01D3/00GK101508449SQ20091004296
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者李新海, 王志興, 胡啟陽(yáng), 郭華軍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)