[发明专利]一种锂钾选择性分离的方法

说明书

本发明公开了一种锂钾选择性分离的方法，该方法是将磷酸根金属络合离子溶液加入至含锂离子和钾离子的溶液中进行反应，反应所得混合溶液依次经过陈化、结晶、沉淀和固液分离，得到磷酸钾金属盐固体产品和锂富集液。该方法打破了现有技术的不足与欠缺，弥补了锂钾分离不彻底、分离效率低等问题，实现了溶液体系中锂离子和钾离子的高效选择性分离，同时生产出的磷酸钾金属盐具有低热膨胀系数，可广泛用于市场水泥的销售，且该方法过程简单，经济安全，无污染，满足工业化生产技术指标和资源可持续发展的目标。

技术领域

本发明涉及一种锂资源提取方法，特别涉及一种锂钾选择性分离的方法，属于锂矿资源提纯技术领域。

背景技术

从锂辉石、锂云母等含锂矿石是提取锂产品的主要来源之一，随着锂资源在能源、材料等领域大规模应用以及环保压力日益增加，对于资源化清洁高效获取高纯度锂资源提出了更深的技术要求。硫酸混合焙烧-碳酸钠沉淀析出处理锂矿石是世界各大锂业公司生产碳酸锂所采用的成熟工艺。但硫酸浸液成分复杂，纯化难度大，特别是对于溶液中锂和钾等同主族性质相近的元素高效分离，这对于后端锂产品冶炼的高效纯化造成了巨大的影响。近来，更多的研究聚焦于利用硫酸盐焙烧提锂技术，利用硫酸钾协同锂矿石清洁高效焙烧置换提锂技术不仅避免了硫酸法中有毒尾气的产生以及碱的大量消耗，同时对于矿石提锂后的废渣可以进行高消纳处置利用。然而，也正因为锂和钾分离困难且锂易被钾所污染等问题，仍未实现该工艺的工业化应用。

目前为止，针对锂、钾分离的技术尚有欠缺，其技术核心主要依托于Li₂CO₃溶解度与温度成负相关的这一特性上。具体而言，同等条件下碱金属的碳酸氢盐(例如：NaHCO₃、KHCO₃)的溶解度要比它们的碳酸盐(例如：Na₂CO₃、K₂CO₃)低，然而，碳酸氢锂(LiHCO₃)与Li₂CO₃的溶解度呈现出相反的规律。基于锂盐的此特性，已广泛应用在碳酸锂提纯领域中，尤其是在盐湖卤水提纯工艺，通过CO₂碳化将Li₂CO₃转化为可溶性的LiHCO₃,除去其他不溶物质后，再将获得的LiHCO₃溶液进行高温热分解析出高纯度的Li₂CO₃。但在蒸发过程中，由于Li₂CO₃的富集空间小，会分散析出与其他盐类共沉淀，特别是在蒸发中后期，钾盐和锂盐交替沉淀，无法得到二者的单盐。与此同时，该流程还存在分离流程较长，碳酸氢锂极不稳定等重要问题。可以说，锂和钾高效选择性分离已经成为了制约矿石和盐湖卤水提锂行业发展的重要瓶颈问题。亟需在新技术方面有所突破，实现锂钾高效选择性分离，推动提锂技术及锂冶炼产业升级。更重要的是，开发一种高效的锂钾分离方法，可以对任何溶液体系中钾的去除净化提供有效的方法选择。

发明内容

针对现有锂钾分离技术存在两者分离不彻底、效率低、分离困难等问题，本发明的目的在于提供一种利用磷酸根金属络合离子来高选择性捕集含锂和钾的溶液中的钾离子，并将钾离子转化成为稳定性好、结晶性好、溶解度小、产量低、钾品位高的磷酸钾金属复盐沉淀，从而实现溶液体系中钾离子和锂离子选择性高效分离的方法；该方法快速、高效、低成本，且过程简单、操作方便、能耗低，这对于前端锂提纯流程及后端纯锂产品工艺的生产都具有重大意义。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种锂钾选择性分离的方法，该方法是将磷酸根金属络合离子溶液加入至含锂离子和钾离子的溶液中进行反应I，反应I所得混合溶液依次经过陈化、结晶、沉淀和固液分离，得到磷酸钾金属盐固体产品和锂富集液；所述磷酸根金属络合离子溶液由磷酸盐和/或磷酸氢盐与碱土金属离子和/或过渡金属离子通过反应II得到。