一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法
阅读说明：本技术 一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法 (Method for preparing lithium sulfate monohydrate by using spodumene ) 是由 李良彬 艾刚华 肖娇 郁兴国 高贵彦 周峰 卢敏 邢静波 熊得浩 宁朋 何文琪 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法。采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法,制备方法包含以下步骤：步骤S1：锂辉石由硫酸法提锂制备硫酸锂粗液；步骤S2：对所述硫酸锂粗液进行除杂处理,除去溶液中的杂质离子得到硫酸锂净化液；步骤S3：取所述硫酸锂净化液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到硫酸锂湿料；步骤S4：淋洗所述硫酸锂湿料,干燥得到单水硫酸锂产品。采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法制备得到的单水硫酸锂纯度高,满足Li-(2)SO-(4)·H-(2)O≥99%,Na≤0.03%,K≤0.04%,工艺简单,成本较低,得到的产品杂质少。(The invention provides a method for preparing lithium sulfate monohydrate by using spodumene. The method for preparing the lithium sulfate monohydrate by adopting the spodumene comprises the following steps: step S1: extracting lithium from spodumene by a sulfuric acid method to prepare a crude lithium sulfate solution; step S2: removing impurities from the crude lithium sulfate solution to remove impurity ions in the solution to obtain purified lithium sulfate solution; step S3: evaporating and concentrating the lithium sulfate purified solution, cooling, crystallizing and filtering to obtain a lithium sulfate wet material; step S4: and leaching the wet lithium sulfate material, and drying to obtain a lithium sulfate monohydrate product. The lithium sulfate monohydrate prepared by the method for preparing the lithium sulfate monohydrate by using spodumene has high purity, and meets the requirement of Li 2 SO 4 ·H 2 More than or equal to 99 percent of O, less than or equal to 0.03 percent of Na and less than or equal to 0.04 percent of K, simple process, lower cost and less impurities of the obtained product.)
技术领域
本发明涉及单水硫酸锂的化工生产技术，属于矿石提锂领域，具体涉及一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法。
背景技术
一水硫酸锂为无色单斜晶体，一水合硫酸锂，无色单斜结晶，每份一水合硫酸锂溶于2.6份水，其溶液呈中性，几乎不溶于80％乙醇、丙酮或吡啶，热至130℃失去结晶水。它主要用于分析试剂，钙、镁的分离及制药工业等方面，也用于制造烟火。然后脱水后的单水硫酸锂在高温下仍可用于高电导率固体电极的制备，并可用于高温氢氧电池中作离子导体，还被广泛用作高温贮热材料，并作为校正热分析仪器常用的基准物之一。这些都足以体现出单水硫酸锂用途广泛以及需求量大。与此同时受市场因素影响，碳酸锂、氢氧化锂产品价格在逐步降低；而单水硫酸锂应用前景较好且利润可观，因此寻求如何在生产上大批量制备单水硫酸锂的技术工艺备受关注。
单水硫酸锂的常用制备方法主要有两种，一种是以卤水为原料生产硫酸锂，该方法工艺复杂，药剂消耗量大，且得到的硫酸锂产品纯度还偏低；另外一种常用法是用硫酸酸化碳酸锂或氢氧化锂，经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离得硫酸锂湿料，经干燥得到单水硫酸锂，但该方法所用原料的成本会相对较高，不利于工厂大批量生产。而采用锂辉石为原料直接制备硫酸锂的方法，目前国内外鲜有文献报道和专利。
发明内容
基于此，本发明提供一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法，工艺方法流程短、低成本、产品纯度高的方法，该方法得到的一水硫酸锂满足Li2SO4·H2O≥99%,Na≤0.05%，K≤0.05%，Ca≤0.03%，Fe≤0.001%，Mg≤0.005%，Pb≤0.001%，Cl≤0.005%，水不溶物≤0.01%。
本发明提供了一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法，制备方法包含以下步骤：
S1提锂：锂辉石由硫酸法提锂制备硫酸锂粗液；
S2除杂：对硫酸锂溶液进行除杂处理，除去溶液中的Na、K、Ca、Mg、Si等杂质离子得到硫酸锂净化液；
S3蒸发结晶：取硫酸锂净化液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂湿料；
S4洗涤烘干：淋洗硫酸锂湿料然后干燥得到单水硫酸锂产品。
进一步的，上述步骤S2中除杂处理包括化学沉淀除杂和树脂吸附除杂，化学沉淀除杂主要除去Mg、Si等杂质离子，树脂吸附除Ca、K、Na等离子。
进一步的，上述步骤S2中，应控制除杂后的溶液杂质含量Na≤1g/L，K≤0.3g/L，Ca≤0.01g/L，Mg≤0.01g/L，Si≤0.006g/L。
进一步的，上述步骤S3中中硫酸锂净化液蒸发浓缩3~6倍。
进一步的，上述步骤S3中蒸发方式采用闪蒸，温度一般控制在95～100℃之间，相应的压力为350～450mmhg。
进一步的，上述步骤S4中，硫酸锂湿料通过淋洗后，可以除去硫酸锂中的可溶性杂质，通常采用硫酸锂湿料质量1～1.5倍的纯水清洗一次，也可以分梯次多次水洗，保证实验效果条件下减少用水量。
本发明的采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法，相较于其它锂盐的制备方法相具有以下特点：本方法得到的单水硫酸锂纯度高，满足Li2SO4·H2O≥99%,Na≤0.03%，K≤0.04%。与传统的单水硫酸锂制备方法，即硫酸酸化碳酸锂或氢氧化锂，经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、再经干燥得到单水硫酸锂的方法相比，该方法工艺简单，反应原料成本低，产品杂质含量低，生产可连续规模化，具有较大的优势。
附图说明
图1为本发明的一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
本发明提供一种采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法，制备方法包含以下步骤：
步骤S1提锂：锂辉石由硫酸法提锂制备硫酸锂粗液；
步骤S2除杂：对所述硫酸锂粗液进行除杂处理，除去溶液中的Na、K、Ca、Mg、Si等杂质离子得到硫酸锂净化液；
步骤S3蒸发结晶：取所述硫酸锂净化液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂湿料；
步骤S4洗涤烘干：淋洗所述硫酸锂湿料，干燥得到单水硫酸锂产品。
进一步的，所述步骤S2的除杂处理包括化学沉淀除杂和树脂吸附除杂，所述化学沉淀除杂用于去除Mg、Si杂质离子，所述树脂吸附除杂用于去除Ca、K、Na离子。
进一步的，所述步骤S2控制除杂后的溶液杂质含量Na≤1g/L，K≤0.3g/L ,Ca≤0.005g/L，Mg≤0.005g/L，Si≤0.003g/L。
进一步的，所述步骤S3中硫酸锂净化液蒸发浓缩3~6倍。
进一步的，所述步骤S3中蒸发方式为闪蒸，温度为95～100℃，压力为350～450mmhg。
进一步的，所述步骤S4中所述硫酸锂湿料通过淋洗后，用于除去硫酸锂中的可溶性杂质，所述硫酸锂湿料的淋洗方式为采用硫酸锂湿料质量1～1.5倍的纯水清洗一次，或者采用分梯次多次水洗，保证实验效果条件下减少用水量。
本发明的采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法主要包含两个阶段，第一阶段为将锂辉石转化制备杂质含量低的硫酸锂净化液，第二阶段是采用硫酸锂净化液制备单水硫酸锂产品。分阶段具体实施方式示例如下：
第一阶段将锂辉石转化制备杂质含量低的Li2SO4净化液的过程如下：将RIM锂辉石（Li2O：6.12%）在1000℃下高温焙烧30min，转型得到β锂辉石。然后按料酸比加入22%的浓硫酸在250℃焙烧40min，冷却后加入碳酸钙中和浸出浓缩得到硫酸锂粗液,经过化学沉淀除杂、树脂吸附等方式除杂后，得到硫酸锂净化液（含Li：20.32g/L，SO4 2-：145.3 g/L，Ca：0.004g/L，Mg：0.002 g/L，Si：0.0016 g/L，Al：0.002 g/L。）
第二阶段采用硫酸锂净化液制备单水硫酸锂的过程如下：
在一个实施方式中，取一个2L烧杯各准确量取2L上述硫酸锂净化液，加热浓缩4倍，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂晶体，然后加入纯水搅拌洗涤后过滤，再加入纯水淋洗，得到硫酸锂湿料，放入干燥箱中干燥得到单水硫酸锂，标记为实施例1。
在一个实施方式中，取一个5L烧杯各准确量取5L上述硫酸锂净化液，加热浓缩3倍，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂晶体，然后加入纯水搅拌洗涤后过滤，再加入纯水淋洗，得到硫酸锂湿料，放入干燥箱中干燥得到单水硫酸锂，标记为实施例2。
在一个实施方式中，取一个5L烧杯各准确量取5L上述硫酸锂净化液，加热浓缩4倍，蒸蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂晶体，然后加入纯水搅拌洗涤后过滤，再加入纯水淋洗，得到硫酸锂湿料，放入干燥箱中干燥得到单水硫酸锂，标记为实施例3。
在一个实施方式中，取一个5L烧杯各准确量取5L上述硫酸锂净化液，加热浓缩6倍，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂晶体，然后加入纯水搅拌洗涤后过滤，再加入纯水淋洗，得到硫酸锂湿料，放入干燥箱中干燥得到单水硫酸锂，标记为实施例4。
对比例：取适量浓硫酸先加纯水稀释，然后酸化电池级碳酸锂，溶液过滤后蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到硫酸锂晶体，然后加入纯水搅拌洗涤后过滤，再加入纯水淋洗，得到硫酸锂湿料，放入干燥箱中干燥得到单水硫酸锂，标记为实施例5。
上述实施例1-5中得到的成分分析结果下表1所示：
样品编号
Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
Na
K
Ca
实施例1
99.05%
0.027%
0.021%
0.030%
实施例2
99.11%
0.031%
0.019%
0.028%
实施例3
99.09%
0.043%
0.022%
0.025%
实施例4
99.12%
0.036%
0.018%
0.027%
实施例5
99.20%
0.018%
0.009%
0.013%
由表1结果对比可知，两种方法得到的产品主含量相差不大，杂质含量也相差不大，但对照组硫酸酸化电池级碳酸锂蒸发投入生产上成本明显较高，而实验组由锂辉石为原料制备产品的成本较低，由此也更能体现本发明在实际生产上所具备的巨大优势，适合工阿厂大批量生产单水硫酸锂。
本发明的采用锂辉石制备单水硫酸锂的方法，相较于其它锂盐的制备方法相具有以下特点：本方法得到的单水硫酸锂纯度高，满足Li2SO4·H2O≥99%,Na≤0.03%，K≤0.04%。与传统的单水硫酸锂制备方法，即硫酸酸化碳酸锂或氢氧化锂，经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、再经干燥得到单水硫酸锂的方法相比，该方法工艺简单，反应原料成本低，产品杂质含量低，生产可连续规模化，具有较大的优势。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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