[发明专利]一种硫酸焙烧法锂云母制备碳酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸锂的制备方法，特别是涉及一种硫酸焙烧法锂云母制备碳酸锂的方法。

背景技术

随着低碳经济和绿色新能源产业的快速发展，特别是随着大容量动力电池技术的突破及推广应用，新型锂电动力汽车行业迅速崛起，大力发展锂电产业成为人们的普遍共识，将推动锂的需求走出“工业味精”的传统局限，迎来“能源金属”的新时代。

碳酸锂是锂电新能源产业发展的重要基础原材料，主要用于合成各种锂电池正极材料，其市场需求量将呈爆发性的增长。

根据原材料的不同，工业上制取碳酸锂的方法主要分为两类：

一类是从含锂卤水中，通过对卤水中其他有价金属的矿物进行综合提取利用，使卤水中的锂得到富集，再经深加工提锂得到Li₂CO₃，但是，由于国内盐湖卤水大部分具有低镁锂比的特点，开发难度大，卤水提锂的工业化实施困难；

另一类方法是通过对主要的含锂矿石——锂辉石和锂云母的火法或湿法处理，破坏其原有脉石结构，使其中的Li₂O以可溶锂盐的形式溶解出来，再经碳化或纯碱沉锂得到碳酸锂产品。

江西省宜春锂云母储量巨大，是目前为止探明的亚洲最大的锂云母矿。以年产1万吨电池级碳酸锂计，宜春锂云母矿已探明的B级储量就可以开采100年之久，且锂云母中富含钾、铷、铯等多种有价金属，综合利用这些资源，可以大幅降低锂云母提锂制备碳酸锂的成本。因此以锂云母为原料提取碳酸锂具有广阔的市场前景及较好的经济效益。

目前以锂云母为原料制备碳酸锂的方法主要包括焙烧法、浸出法，也称为干法和湿法。

焙烧法主要包括石灰石焙烧法、石灰焙烧法、硫酸盐焙烧法、氯化物焙烧法等，这些方法均采用在高温下（>800℃）将锂云母与相应化合物进行焙烧，破坏锂云母原有脉石结构达到提锂的目的，存在能耗高，锂回收率低、除杂工艺复杂等缺点，难以工业化。

压浸法主要是将锂云母焙烧料在溶液中高压或常压下浸出，如硫酸压浸法、钠盐压浸法、石灰乳压浸法等，压浸法主要利用其它离子，如：Na⁺、K⁺、Ca²⁺等阳离子在一定温度和压力下置换出锂云母矿中的锂离子，从而达到提锂的目的，该法对设备要求较高，前期投资较大，运行维护费用高，同时，物料用量大，特别是硫酸压浸法，将使用大量硫酸，因此目前国内也较少采用该法。

申请号为201010235150.2的发明专利公开了一种锂云母氟化学提锂工艺，该法将锂云母、添加剂（含氟的矿物、盐或酸）和硫酸投入到预反器中在50～150℃下预热反应0.1～2小时，然后再转入到另外一下反应器中，在150～350℃下反应0.5～4小时，反应过程中气体及时抽出，反应完成后渣用水浸出，再经除渣、沉锂工艺制备碳酸锂。该法实现了低温焙烧锂云母提锂，但是采用了含氟的矿物、盐或酸做为添加剂，利用氟化学特有的破坏硅酸盐矿物晶体结构的性质，达到提锂的目的。由于锂云母硅酸盐矿物晶体结构被破坏，大量的Si、Al、Mg、Ca²⁺等离子均随锂离子浸出，除杂困难，同时反应体系引入了氟元素，将腐蚀生产设备，且造成环境污染。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种工艺简单、硫酸用量少、能耗低、资源利用率高、环境污染少的硫酸焙烧法锂云母制备碳酸锂的方法。

本发明的一种硫酸焙烧法锂云母制备碳酸锂的方法，包括以下工艺流程：

（1）焙烧脱氟：将锂云母矿在750～950℃下通入水蒸汽焙烧25～40分钟进行脱氟，每吨锂云母矿通入的水蒸汽的流量为0.005m³/h～0.015m³/h；

（2）冷却磨细：将步骤（1）焙烧后的锂云母冷却至常温，再将其磨细到50-325目，分析检测锂云母中的Li₂O含量；

（3）调浆：将60%～98%（wt%）的H₂SO₄与步骤（2）得到的磨细后的锂云母混匀调配成混合料浆，控制酸料质量比为0.15～0.40；

（4）低温焙烧：将步骤（3）得到的混和料浆置于回转炉中，在200～300℃下焙烧25～50分钟得到焙烧料；

（5）浸出分离：向步骤（4）得到的焙烧料中加纯净水或洗水，控制液固质量比为2～5:1，在常温下搅拌25～60分钟，然后离心分离得滤液和滤渣，滤渣经酸浸、分离、洗涤后弃去，洗水返回本步骤进行配料；