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锂提取率90%以上!锂云母提锂最常用的方法

2024-04-11 来源:鑫海矿装 (632次浏览)

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锂云母是继锂辉石之后第二重要的含锂矿物。分子式通常为 K(Li,Al) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH,F) 2。由于结晶分异程度不同,锂云母的化学成分变化很大。一般情况下,Li2O含量为1.2wt%~5.9wt%,K2O含量为4.8wt%~13.8wt%,Al2O3含量为11.3wt%~28.8wt%,SiO 2含量为46.9wt%- 60wt。此外,锂云母还含有铁、钙、镁、铷和铯。由于其成分复杂且锂含量显着低于锂辉石,锂云母尚未得到普遍研究。然而,随着锂需求的不断增加,锂云母受到了越来越多的关注。主要方法有硫酸盐焙烧、氯化焙烧、硫酸浸出、稀酸浸出、高压碱浸等。

1. 硫酸盐焙烧法

硫酸盐焙烧法是目前锂云母提锂最常用的方法。通过加入硫酸盐与锂云母一起焙烧,将锂转化为可溶性硫酸锂。

梁等人用Na 2 SO 4在1000℃下焙烧锂云母0.5 h,然后浸入水中,锂提取率为90.4%。焙烧过程中主要含锂产物为LiKSO 4和Li 2 NaK(SO 4 ) 2 。塞图德等人在行星式球磨机中用氧化锆介质机械活化锂云母和Na 2 SO 4 5小时。通过对Na 2 SO 4用量和焙烧温度的考察,锂的提取率可以达到99%以上。在单一Na 2 SO 4焙烧过程中不可避免地会产生HF ,否则会腐蚀设备并导致设备额外磨损。

K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2+Na2SO4→Li2SO4+K2SO4+NaAlSi3O8+HF+H2O

2. 氯化焙烧法

研究人员对氯化焙烧方法进行了研究,以达到协同提取锂云母中锂、铷、铯等高价值元素的目的。 Yan等人研究了不同赋形剂比例下锂的提取。当氯化剂总量固定为100wt%时,锂的提取率随着氯化钠用量的增加呈现先增加后减少的趋势。当NaCl和CaCl 2分别为60wt%和40wt%时出现最大值。在最佳焙烧条件(880℃、30 min)下,锂、铷、铯的萃取率分别为92.9%、93.6%、93.0%。

K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2+NaCl+CaCl2→LiCl+KCl+NaAlSi3O8+CaAl2Si2O8+CaSiO3+CaF2+H2O

3.  稀酸浸出法

硫酸消解法不可避免地要使用高浓度硫酸,造成操作隐患。考虑到其对酸的敏感性,研究人员尝试用稀酸浸出锂云母。刘等人借助冷凝管在三颈烧瓶中进行高温常压浸出。在138℃下连续浸出10 h后,锂、铷和铯的提取率分别为94.2%、91.8%和89.2%。此外,也尝试了用6.21 mol/L盐酸进行两段浸出。在108℃浸出8小时,提取出95.7%的锂,反应如下所示。

K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2+HCl→LiCl+KCl+AlCl3+SiO2+AlF3+H2O

H 2 SO 4的添加加速了浸出反应过程。超过98%的锂和90%的铷和铯在最佳条件下转化为硫酸盐并进入浸出液。

4.   硫酸消解法

研究人员模仿传统的β-锂辉石方法,提出了锂云母的硫酸消解法。维切利等人通过机械活化破坏了锂云母的矿物结构,使其处于高度反应性的无定形状态。用65wt%剂量的浓硫酸在165℃下消化4小时,获得约85%的锂提取率。硫酸消解β-锂辉石只是用H +取代了Li +,铝硅酸盐的结构并未被破坏。在浸出过程中提取的铝很少。然而,在硫酸消解锂云母的过程中,矿物的结构被破坏,大量的铝和铁浸出到溶液中。

5. 高压碱浸法

高压碱浸法也用于锂云母的综合利用。高压碱浸法是在高压下,通过碱性浸出剂与之发生反应,当浸出剂为NaOH 时,反应如下:K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2+NaOH→Li2SiO3+K2SiO3+Na8Al6Si6O24(OH)22H2O+NaF+H2ONaOH

      浓度对反应影响较大,高压碱浸能耗低。废渣高值利用,但是反应条件恶劣,浸出剂用量大。

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