氯化焙烧—水浸从锂云母精矿中提锂试验.pdf

7 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 1 年第2 期 d o i l o ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 2 1 ．0 2 ．o l l 氯化焙烧一水浸从锂云母精矿中提锂试验 柳林1 ’2 ”，刘磊1 ’2 ，张亮1 ’2 ，王威1 ’2 ”，刘红召1 ’2 ’3 ，曹耀华1 ’2 。 1 ．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州4 5 0 0 0 6 ； 2 ．自然资源部多金属矿综合利用评价重点实验室，郑州4 5 0 0 0 6 ； 3 ．河南省黄金资源综合利用重点实验室，郑州4 5 0 0 0 6 摘要采用氯化焙烧一水浸的方法从某L i 0 品位为3 ．2 3 ％的锂云母浮选精矿中回收锂，考察了焙烧过 程中氯化剂用量、焙烧温度、焙烧时间，浸出过程中液固比、浸出温度、浸出时间对L i z 0 浸出率的影响。 结果表明在C a C l 用量为锂云母精矿质量的3 ／4 ，焙烧温度9 0 0 ℃，焙烧时间4 0m i n ，焙烧渣在液固比 3 1 ，室温浸出4 0m i n 的条件下，L i 0 浸出率可达到9 5 ．3 6 ％，回收效果较好。 关键词锂云母；氯化焙烧；水浸；提锂 中图分类号T F 8 2 6 ．3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 2 1 0 2 一0 0 7 2 一0 5 R e s e a r c ho nR e c o V e r yo fL i t h i u mf r o mL e p i d o l i t eC o n c e n t r a t e b yC h l o r i n a t i o nR o a s t i n ga n dW a t e rL e a c h i n g L I UL i n l ，2 ”，L I UL e i l ”，Z H A N GL i a n 9 1 “，W A N GW e i l 2 “， L I UH o n g z h a 0 1 ’2 ，C A oY a o h u a l 2 ’3 1 ．Z h e n g z h o uI n s t i t u t eo fM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fM i n e r a IR e s o u r c e s ，C A G S ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ，C h i n a ； 2 ．K e yL a b o r a t o r yf o rP o l y m e t a l l i co r es ，E v a l u a t i o na n dU t m z a t i o n ，M N R ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ，C h i n a ； 3 ，K e yL a b o r a t o r yo fC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o no fG o l dR e s o u r c ei nH e n a nP r o v i n c e ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ，C h i n a A b s t r a c t L i t h i u mw a sr e c o v e r e df r o ml e p i d o l i t ec o n c e n t r a t ew i t h3 ．2 3 ％L i 2Ob yc h l o r i n a t i o nr o a s t i n ga n d w a t e r1 e a c h i n gm e t h o d ．E f f e c t so fc h l o r i n a t i o na g e n td o s a g e ，r o a s t i n gt e m p e r a t u r e ，r o a s t i n gt i m e ，L ／S ， l e a c h i n gt e m p e r a t u r ea n dl e a c h i n g t i m eo nL i 20l e a c h i n gr a t ew e r ed i s c u s s e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t l e a c h i n gr a t eo fL i 2Oi s9 5 ．3 6 ％u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gC a C l 2d o s a g eo f3 ／4o fm i n e r a l m a s s ，r o a s t i n gt e m p e r a t u r eo f9 0 0 ℃，r o a s t i n gt i m eo f4 0m i n ，L ／So fl e a c h i n go f3 1 ，a n dl e a c h i n gt i m eo f 4 0m i nu n d e rr o o mt e m p e r a t u r e ． K e yw o r d s l e p i d 0 1 i t e ；c h l o r i n a t i o nr o a s t i n g ；w a t e rl e a c h i n g ；r e c o v e r yo fl i t h i u m 锂云母是自然界中较为常见的含锂矿物，是提 取稀有金属锂的重要矿物原料之一，一般只在花岗 伟晶岩中产出。我国锂云母资源丰富，在江西、广 西、湖南等地均有分布‘1 | ，其中江西省宜春钽铌矿是 世界上规模最大的锂云母伴生矿床Ⅲ，可开采氧化 收稿日期2 0 2 0 一1 0 一1 7 基金项目中国地质调查局地质调查项目 D D 2 0 1 9 0 1 8 6 作者简介柳林 1 9 8 9 一 ，男，河南南阳人，硕士，工程师 锂探明储量占我国的3 1 ％、全球的1 2 ％，具有储量 大、有价金属种类多、综合利用价值高等特点，是我 国重要的锂原料产地‘3 | 。 目前，较为成熟的从锂云母中提锂的方法主要 有硫酸化焙烧一水浸法阻6 | 、石灰烧结法m 、硫酸盐 万方数据 2 0 2 1 年第2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 7 3 法‘8 。、高压蒸汽法‘9 。、压煮法‘1 引、氯化焙烧法⋯m ] 等。硫酸化焙烧一水浸法在加热过程中由于浓硫酸 挥发会产生大量白烟，需要配备烟尘处理装置，而且 硫酸烧结会影响后续水浸作业；石灰烧结法的渣量 较大，蒸发能耗高，锂回收率较低，设备维护成本高； 硫酸盐法的锂回收率虽然相对较高，但是工艺流程 长、物料流量大，能耗也较高。高压蒸汽法和压煮法 由于料浆流动性较差导致生产连续性不好，且锂的 回收率也不高。对比几种工艺，氯化焙烧法提锂具 有流程短、设备生产能力大、流程封闭、金属回收率 高等特点，适宜处理低品位含锂矿物。本文采用氯 化焙烧一水浸法处理宜春某锂云母精矿，考察不同 因素对锂浸出率的影响，并确定最佳试验条件，给从 锂云母中提锂提供技术参考。 1试验原料、试剂与仪器 试验所用矿样为江西省宜春钽铌矿厂区生产线 所取的锂云母浮选精矿，粒度一1 5 肛m 占6 1 ％，主要 化学成分 ％ L i 2 03 ．2 3 、R b 2 01 ．1 2 、C s 2 0o ．1 9 、 S i 0 25 5 ．2 6 、A 1 2 0 32 4 ．5 9 、T F e0 ．2 5 、K 2 08 ．4 7 、 N a 2 01 ．9 6 、T i 0 20 ．0 3 7 、C a O0 ．1 5 、M 9 00 ．0 2 1 。 主要矿物组成 ％ 石英4 、钠长石6 、锂云母8 7 、钾 长石2 、绿泥石l 、泥铁矿少量。 可以看出，试验矿样原料中主要杂质元素为 s i 0 2 和A 1 2 0 。，L i 。O 品位为3 ．2 3 ％，具有提取价 值。原料的主要矿物组成为锂云母，含量占8 7 ％， 主要杂质矿物为石英、长石类矿物，还有少量其他矿 物，锂云母与钠长石、石英等矿物仍有部分未解离， 这是制约锂云母精矿质量提高的主要原因，用常规 方法难以将其进行解离，氯化焙烧法可有效解决此 问题。 主要试剂分析纯C a C l 。试剂。 试验仪器M E l 0 0 2 E 梅特勒天平；S X 一1 0 一1 3 型 箱式电阻炉；3 0 0m L 刚玉坩埚；3 0 0m L 烧杯；4 孔 H H 型恒温水浴锅；D W 一2 型多功能电动搅拌器； W G L - 2 3 0 B 电热鼓风干燥箱；S H z - D I I I 循环水式 真空泵。 2 试验原理与方法 氯化焙烧一水浸法从锂云母中提锂分为中温氯 化焙烧 10 0 0 ℃ 两种，中温氯化焙烧生成可溶于水的固体金属氯化 物，再将焙烧渣进行水浸、过滤可得到含锂溶液。高 温氯化焙烧法生成相应的氯化物气体，再通过收集 烟尘进行分离。反应方程式 2 L i 2 0 2 C 1 2 4 L i C l 0 2 1 试验方法取4 0g 锂云母精矿和粒度一o ．0 7 4m m 的C a C l 粉末按照一定比例混合均匀倒人3 0 0m L 刚玉坩埚中，设置S x - 1 0 1 3 型箱式电阻炉温度，达 到预设温度后将刚玉坩埚放人其中，开始计时，焙烧 一定时间取出。冷却后按照一定液固比加入适量蒸 馏水，混匀后倒人3 0 0m L 烧杯中，放人磁力搅拌器 开始搅拌浸出，达到设定浸出时间后取出，过滤干 燥，将浸出渣送检测其中的L i 。O ，差量法计算出 L i 2 0 的浸出率。 3 试验结果及讨论 3 ．1 氯化剂用量对L i o 浸出率的影响 固定试验条件C a a 。为氯化剂、焙烧温度9 0 0 ℃、 焙烧时间6 0I I l i n 、浸出液固比3 l 、常温浸出6 0r I l i n 。 考察氯化剂用量对L i 。O 提取效果的影响。由图1 可以看出，L i O 浸出率随着C a C l 。用量的增加而升 高，当C a C l 。用量为锂云母精矿质量的3 ／4 时，L i 。0 浸出率达到较高水平，随后再增加氯化剂用量， L i 0 浸出率基本不变，因此，C a C I 最佳用量为锂云 母精矿质量的3 ／4 。 譬 蠡 l 23 4 氯化剂用量 图l氯化剂用■对L i O 漫出率的影响 F i g ．1 E f f ∞to fc h I o r i n a t i 蚰a g e n t d o s a g eo nL i 2Ol e a c h i n gr a t e 3 ．2 焙烧温度对L i o 浸出率的影响 固定试验条件氯化剂C a C l 用量为锂云母精 矿质量的3 ／4 、焙烧时间6 0m i n 、浸出液固比3 ；l 、 常温浸出6 0m i n 。考察焙烧温度对L i 。O 提取效果 的影响。由图2 可以看出，随着焙烧温度的升高， L i 。0 浸出率不断升高，当焙烧温度为9 0 0 ℃时， L i 。O 浸出率达到较高水平，随后再升高温度，L i O 万方数据 7 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 1 年第2 期 浸出率基本保持不变，考虑焙烧温度高于10 0 0 ℃ 会使L i 。O 与氯气反应生产相应氯化物气体，不利于 后续收集，因此，最佳焙烧温度选择9 0 0 ℃。 图2 焙烧温度对L i o 浸出率的影响 F i g ．2 E f f e c to fr o a s t i n gt e m p e r a t u r e o nL i 2o l e a c h i n gr a t e 3 ．3 焙烧时间对L i o 浸出率的影响 固定试验条件氯化剂C a C l 。用量为锂云母精 矿质量的3 ／4 、焙烧温度9 0 0 ℃、浸出液固比3 1 、 常温浸出6 0m i n 。考察焙烧时间对L i 。O 提取效果 的影响。由图3 可以看出，当焙烧时间低于4 0m i n 时，L i O 浸出率随着焙烧时间增加而升高，随后再 延长焙烧时间至4 0m i n 以上时，L i o 浸出率基本 保持不变，考虑能耗及效率问题，焙烧时间选择 4 0m i n 。 图3 焙烧时间对L i o 浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fr o a s t i n gt i m e o nL i 2o l e a c h i n gr a t e 矿质量的3 ／4 、焙烧温度9 0 0 ℃、焙烧时间4 0m i n 、 常温浸出6 0m i n 。考察浸出液固比对L i O 提取效 果的影响。由图4 可以看出，随着液固比的增加 L i 。0 浸出率升高，继续增大液固比至大于3 1 时， L i 。O 浸出率升幅趋缓，因此，浸出液固比选择3 1 。 蔷 蟊 奇 图4 浸出液固比对L i o 浸出率的影响 F i g ．4 E f 亿c to fL ／So nL i 2Ol e a c h i n gr a t e 3 ．5浸出温度对L i O 浸出率的影响 固定试验条件氯化剂C a C l 用量为锂云母精 矿质量的3 ／4 、焙烧温度9 0 0 ℃、焙烧时间4 0m i n 、 浸出液固比3 1 、浸出6 0m i n 。考察浸出温度对 L i 。o 提取效果的影响。由图5 可以看出，浸出温度 对L i 。o 提取率影响不大，考虑能耗问题，选择室温 浸出即可。 图5 浸出温度对L i O 浸出率的影响 F i g ．5 E f f b c to fl e a c h i n gt e m p e r a t u r e o nL i 2o l e a c h i n gm t e 3 ．6 浸出时间对L i O 浸出率的影响 3 ．4液固比对L i o 浸出率的影响 固定试验条件氯化剂C a C l 。用量为锂云母精 固定试验条件氯化剂C a C l 。用量为锂云母精矿质量的3 ／4 、焙烧温度9 0 0 ℃、焙烧时间4 0m i n 、 万方数据 2 0 2 1 年第2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 7 5 浸出液固比3 1 、常温下浸出。考察浸出时间对 L i O 提取效果的影响。由图6 可以看出，当浸出时 间低于4 0m i n 时，L i 。O 浸出率随着浸出时间延长 而升高，随后再延长浸出时间，L i 。O 浸出率基本保 持不变，因此，浸出时间选择4 0m i n 。 浸出时间，I 证n 图6 浸出时间对L i o 浸出率的影响 F i g ．6 E f f e c to f l e a c h i n gt i m e o nL i 2ol e a c h i n gr a t e 4结论 锂云母精矿中L i 。0 含量为3 ．2 3 ％，与钠长石、 石英等矿物未完全解离，影响精矿质量进一步提高。 采用氯化焙烧一水浸法处理该锂云母精矿，在 C a C l 用量为锂云母精矿质量的3 ／4 ，焙烧温度9 0 0 ℃， 焙烧时间4 0m i n ，浸出液固比3 1 ，室温浸出4 0r I l i n 的条件下，L i 2 0 浸出率可达到9 5 ．3 6 ％。初步实现 了从锂云母精矿中提锂的目的，后续对该富锂浸出 液进行纯化沉淀等工艺处理，可作为制备电池级碳 酸锂的良好原料。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 参考文献 张苏江，张彦文，张立伟，等．中国锂矿资源现状及其可 持续发展策略[ J ] ．无机盐工业，2 0 2 0 ，5 2 7 1 7 ． Z H A N GSJ ，Z H A N GYW ，Z H A N GLW ，e ta 1 ． P r e s e n ts i t u a t i o na n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ts t r a t e g y o fC h i n a 7 sl i t h i u mr e s o u r c e s [ J ] ．I n o r g a n i cC h e m i c a l s I n d u s t r y ，2 0 2 0 ，5 2 7 1 7 ． 龚杰，黄祖绍．宜春钽铌矿的可持续发展战略[ J ] ．矿山 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a c t i o no fL i ，R ba n dC sf r o ml e p i d 0 1 i t eb ys u l f u r i c a c i dc u r i n ga n dw a t e rl e a c h i n g [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s E x t r a c t i v eM e t a l l u r g y ，2 0 1 9 4 3 9 4 2 ． [ 6 ] 乔玲，周本华，姚成．锂云母中提取锂的方法初步研 究[ J ] ．无机盐工业，2 0 0 4 ，3 6 4 3 0 一3 1 ． Q I A 0L ，Z H o UBH ，Y A oC ．Ap r e l i m i n a r ys t u d yo n e x t r a c t i n g l i t h i u mf r o m1 e p i d 0 1 i t e[ J ] ． I n o r g a n i c C h e m i c a l sI n d u s t r y ，2 0 0 4 ，3 6 4 3 0 一3 1 ． [ 7 ] 林高逵．江西锂云母一石灰石烧结工艺的改进研究[ J ] ． 稀有金属与硬质合金，1 9 9 9 ，2 3 2 4 6 4 8 ． L I NGK ．1 m p r o v e m e n to ns i n t e r i n go fJ i a n g x iL i m i c a a n d1 i m e s t o n e [ J ] ．R a r eM e t a l sa n dC e m e n t e dC a r b i d e s ， 1 9 9 9 ，2 3 2 4 6 4 8 ． [ 8 ] 郭春平，周键，文小强，等．锂云母硫酸盐法提锂研 究[ J ] ．无机盐工业，2 0 1 4 ，4 6 3 4 1 4 4 ． G U 0CP ，Z H o UJ ，W E NXQ ，e ta 1 ．E x t r a c t i o no f l i t h i u mf r o ml e p i d o “t eb ys u l f a t ep r o c e s s [ J ] ．I n o r g a n i c C h e m i c a l s1 n 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g w a t e rI e a c h i n g p r o c e s s [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g yo fC h i n a ，2 0 1 9 ，3 8 4 2 6 7 2 7 0 ． [ 1 2 ] 伍习飞，尹周澜，李新海，等．氯化焙烧法处理宜春锂云 母矿提取锂钾的研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 3 9 5 - 9 8 ． W UXF ，Y l NZL ，L IXH ，e ta 1 ．E x t r a c t i o no fl i t h i u m a n dp o t a s s i u mf r o mY i c h u nl e p i d o I i t eb yc h I o r i d i z i n g r o a s t i n g [ J ] ．M i n i n ga n dM e t a l I u r g yE n g i n e e r i n g ，2 0 1 2 ， 3 2 3 9 5 9 8 ． [ 1 3 ] 颜群轩，李新海，王志兴，等．氯化焙烧一水浸法从锂云 母矿提锂[ J ] ．中国有色金属学报 英文版 ，2 0 1 2 ，2 2 7 1 7 5 3 1 7 5 9 ． Y A NQX ，L IXH ，W A N GZX ，e ta 1 ．E x t r a c t i o no f l i t h i u mf r o ml e p i d o l i t e u s i n g c h I o r i n a t i o nr o a s t i n } w a t e rl e a c h i n gp r o c e s s [ J ] ．T r a n s a c t i o n so fN o n f e r r o u s M e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ，2 0 1 2 ，2 2 7 1 7 5 3 - 1 7 5 9 ． [ 1 4 ] 高照国，曹耀华，刘红召，等．某含铷和锂的云母粗精矿 焙烧和浸出试验研究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 7 5 6 4 - 6 6 ． G A 0ZG ，C A 0YH ，L I UHZ ，e ta 1 ．I n v e s t i g a t 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