一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法
阅读说明：本技术 一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法 (Method for extracting spodumene by adopting sulfuric acid nano atomization process ) 是由 任燕 邹廷军 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法。该方法是先将硫酸在空气中雾化成纳米气雾,然后将纳米气雾通入装有锂辉石粉末的流态化煅烧炉中,与锂辉石粉末一起进行气-液-固三相流态化高温焙烧；再将焙烧后的锂辉石粉末与提取液混合制浆,使矿石中的锂溶出,得含硫酸锂的浸提液。本发明通过将硫酸雾化成纳米液滴,并对纳米液滴与锂辉石的混合物进行焙烧,可以将硫酸的利用率提升至最大,进而减少硫酸的用量,锂辉石的提取成本大大降低。另外,提取过程中不会产生污染物,对环境友好,同时提取出的锂盐具有较高的纯度,可用于锂电、核电等领域。(The invention discloses a method for extracting spodumene by adopting a sulfuric acid nano atomization process. Atomizing sulfuric acid in air into nano aerial fog, introducing the nano aerial fog into a fluidized calcining furnace filled with spodumene powder, and carrying out gas-liquid-solid three-phase fluidized high-temperature roasting together with the spodumene powder; and mixing the roasted spodumene powder and the extracting solution for pulping to dissolve out lithium in the ore to obtain the leaching solution containing lithium sulfate. The sulfuric acid is atomized into nano liquid drops, and the mixture of the nano liquid drops and spodumene is roasted, so that the utilization rate of the sulfuric acid can be increased to the maximum, the use amount of the sulfuric acid is reduced, and the extraction cost of the spodumene is greatly reduced. In addition, pollutants are not generated in the extraction process, the method is environment-friendly, and the extracted lithium salt has high purity and can be used in the fields of lithium batteries, nuclear power and the like.)
技术领域
本发明属于锂辉石提取技术领域，具体涉及一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法。
背景技术
锂是用途非常广泛的金属材料，也是非常重要的战略资源。无论是在冶金、医药、化工等传统工业领域，还是在航空、新能源、军工等领域，都具有重要的应用。在各种锂材料产品中，锂电池是目前应用最广泛和最有发展前景的产品之一，从智能手机、笔记本电脑等电子设备到新能源汽车产业，都离不开锂电池的支持。
我国是锂资源较丰富的大国，锂资源(以金属锂计)量达667万吨，主要以矿石和卤水的形式分布，其中卤水锂资源约占总量的80％。虽然占比较多，但是我国盐湖卤水中的伴生元素较多，特别是镁元素，明显比国外卤水中的镁含量高，使得从卤水中提取锂的难度更大、成本更高，因此，在我国进行矿石提锂有着更为广泛的应用前景。
含锂矿石主要包括锂辉石、锂磷铝石、锂云母、铁锂云母、透锂长石等，其中又以从锂辉石中提取锂较为常见。现有的从锂辉石中提取锂的工艺方法包括：石灰石法、硫酸盐法及纯碱法等。其中，石灰石法需要将锂云母等矿物与石灰石按照约1:3的质量比进行配比，通过高温煅烧使矿物中的锂转变为可溶状态，该工艺需要投入的含钙物料量较大、煅烧条件要求很高，属于反应能耗很高的工艺、成本较高；纯碱法在提取锂的同时会产生价值较低的含钠滤渣，使滤渣的回收可利用性较差，从而导致整个工艺在提取锂的同时也产生了大量回收利用价值低、难以处理的固废，使得该工艺对环境不友好。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法，以解决现有从锂辉石中提取锂的方法存在能耗大、成本高、对环境不友好等问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法，包括以下步骤：
S1：将硫酸与空气一起进行纳米雾化，形成纳米气雾；然后将纳米气雾通入装有锂辉石粉末的流态化煅烧炉中，与锂辉石粉末一起进行气-液-固三相流态化高温焙烧；
S2：将焙烧后的锂辉石粉末与提取液混合制浆，使矿石中的锂溶出，得含硫酸锂的浸提液。
本发明采取上述技术方案的有益效果是：本发明中将硫酸在空气中雾化成纳米气雾，气雾中的硫酸尺寸在纳米级别，其与锂辉石能够更好的进行结合，可均匀的附着到锂辉石的表面并向锂辉石内部渗透。在煅烧过程中，锂辉石在高温条件下转晶，锂辉石转晶后，其内部的锂与硫酸发生反应生成硫酸锂，硫酸锂在浸提液的作用下容易从锂辉石中析出，有利于提升锂的提取率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，S1中纳米雾化包括以下步骤：
SS1：将空气加热至120～160℃；
SS2：将加热后的空气与硫酸一起通过雾化喷嘴向外喷射，形成纳米气雾；雾化喷嘴包括内管和外管，内管和外管轴心重合，并且内管出口位于外管内部；加热后的空气从外管中喷出，其喷射速度为400～500m/s，硫酸从内管中喷出，其喷射速度为200～300m/s。
进一步，内管出口与外管出口之间的垂直距离为2～5mm。
采取上述进一步技术方案的有益效果是：本发明中将空气加热，并用加热后的空气作用到硫酸上，硫酸和空气均以较快的速度向外喷射，高温空气在加热硫酸的同时，可对硫酸提供较大的冲击力，使硫酸在高温与冲击力的双重作用下被雾化成具有纳米尺寸级别的小液滴，可促进硫酸与锂辉石的结合与反应，锂辉石中的锂全部转变为硫酸锂，进而提高锂的提取率。
进一步，流态化煅烧炉包括炉体；炉体下部设置有高温烟气入口，上部设置有废气出口，内部设置有的流化床，流化床与炉体之间形成烟气通道；流化床的底部和顶部分别设有流化介质入口和流化介质出口，流化床的侧壁上部设置有加料口，侧壁下部设置有出料口。
进一步，锂辉石粉末的粒径为10～50μm。
采取上述进一步技术方案的有益效果是：将锂辉石粉碎成10～50μm的微小颗粒，增大了锂辉石的比表面积，有利于锂辉石与硫酸液滴接触并发生反应，可促进锂的析出。
进一步，通入流态化煅烧炉中的纳米气雾与锂辉石粉末的比例为2～4m3:80～100kg。
采取上述进一步技术方案的有益效果是：纳米气雾与锂辉石粉末按上述比例混合，锂辉石能将气雾中的硫酸全部吸收，避免硫酸过量，并随着气雾逸出而造成环境污染；并且在比例下，硫酸能够基本将锂辉石中的锂全部转化为硫酸锂，可将锂辉石中的锂全部提取出来，锂辉石的提取率保持在较高水平。
进一步，S1中高温焙烧温度为950～1100℃。
进一步，S2中制浆时锂辉石粉末与浸出液的固液比为1:1～3g/mL。
进一步，浸出液为水或浓度为0.5～1mol/L的硫酸溶液。
采取上述进一步技术方案的有益效果是：反应后的锂辉石中锂主要以硫酸锂的形式存在，硫酸锂易溶于水，可以从锂辉石中大量析出，实现锂提取的目的。采取硫酸溶液做提取液，硫酸可以破坏锂辉石的外层结构，是内部的硫酸锂更容易析出，锂的提取率更高。
本发明中所得到的含硫酸锂的浸提液可以直接对接现有的除杂工艺，以获得纯度较高的含锂浸提液。比如可以调整含硫酸锂的浸提液的pH值，使其中的杂质金属离子沉淀，以实现除杂的目的。除杂后的浸提液也可以直接对接现有的回收工艺，以获得相应的锂产品。如向浸提液中加入碱，使锂沉淀下来，再过滤、干燥，得锂盐产品。
本发明的有益效果是：本发明通过将硫酸雾化成纳米液滴，并对纳米液滴与锂辉石的混合物进行焙烧，可以将硫酸的利用率提升至最大，进而减少硫酸的用量，锂辉石的提取成本大大降低。另外，提取过程中不会产生污染物，对环境友好，同时提取出的锂盐具有较高的纯度，可用于锂电、核电等领域。
附图说明
图1为雾化喷嘴主剖视图；
图2为流态化煅烧炉主剖视图；
其中，1、内管；2、外管；3、加热后的空气；4、硫酸；5、纳米气雾；6、炉体；7、流化床；8、高温烟气入口；9、废气出口；10、烟气通道；11、流化介质入口；12、流化介质出口；13、加料口；14、出料口。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法，包括以下步骤：
S1：将空气加热至150℃；然后将加热后的空气与硫酸一起通过雾化喷嘴向外喷射，形成纳米气雾5；雾化喷嘴如图1所示，包括内管1和外管2，内管1和外管2轴心重合，并且内管1出口位于外管2内部，内管1出口与外管2出口之间的垂直距离为4mm；加热后的空气3从外管2中喷出，其喷射速度为450m/s，硫酸4从内管1中喷出，其喷射速度为250m/s；
S2：将纳米气雾5通入装有粒径为30μm左右的锂辉石粉末的流态化煅烧炉中，与锂辉石粉末一起进行气-液-固三相流态化高温焙烧；如图2所示，流态化煅烧炉包括炉体6；炉体6下部设置有高温烟气入口8，上部设置有废气出口9，内部设置有的流化床7，流化床7与炉体6之间形成烟气通道10；流化床7的底部和顶部分别设有流化介质入口11和流化介质出口12，流化床的侧壁上部设置有加料口13，侧壁下部设置有出料口14；纳米气雾5从流化介质入口11中通入流化床7中，通入流态化煅烧炉中的纳米气雾5与锂辉石粉末的比例为3m3:90kg；高温烟气从高温烟气入口8中进入烟气通道10，对流化床7中的物料进行加热，通入的高温烟气的温度为1000℃；
S2：将焙烧后的锂辉石粉末与水按1:2g/mL的料液比混合，以60rpm/min的搅拌速度搅拌1h左右，使矿石中的锂溶出，得浸提液；
S3：将浸提液蒸发浓缩，然后逐步加入氢氧化钠沉淀锂离子，至没有新的沉淀形成，再过滤，将过滤物烘干得锂盐产品。
实施例2
一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法，包括以下步骤：
S1：将空气加热至120℃；然后将加热后的空气与硫酸一起通过雾化喷嘴向外喷射，形成纳米气雾5；雾化喷嘴的结构如图1所示，加热后的空气3从外管2中喷出，其喷射速度为500m/s，硫酸4从内管1中喷出，其喷射速度为200m/s；
S2：将纳米气雾5通入装有粒径为10μm左右的锂辉石粉末的流态化煅烧炉中，与锂辉石粉末一起进行气-液-固三相流态化高温焙烧；流态化煅烧炉的结构如图2所示；纳米气雾5从流化介质入口11中通入流化床7中，通入流态化煅烧炉中的纳米气雾5与锂辉石粉末的比例为4m3：100kg；高温烟气从高温烟气入口8中进入烟气通道10，对流化床7中的物料进行加热，通入的高温烟气的温度为1100℃；
S2：将焙烧后的锂辉石粉末与浓度为1mol/L的硫酸溶液按1:1g/mL的料液比混合，以60rpm/min的搅拌速度搅拌1h左右，使矿石中的锂溶出，得浸提液；
S3：将浸提液蒸发浓缩，然后逐步加入氢氧化钠沉淀锂离子，至没有新的沉淀形成，再过滤，将过滤物烘干得锂盐产品。
实施例3
一种采取硫酸纳米雾化工艺对锂辉石进行提取的方法，包括以下步骤：
S1：将空气加热至160℃；然后将加热后的空气与硫酸一起通过雾化喷嘴向外喷射，形成纳米气雾5；雾化喷嘴的结构如图1所示，加热后的空气3从外管2中喷出，其喷射速度为400m/s，硫酸4从内管1中喷出，其喷射速度为300m/s；
S2：将纳米气雾5通入装有粒径为50μm左右的锂辉石粉末的流态化煅烧炉中，与锂辉石粉末一起进行气-液-固三相流态化高温焙烧；流态化煅烧炉的结构如图2所示；纳米气雾5从流化介质入口11中通入流化床7中，通入流态化煅烧炉中的纳米气雾5与锂辉石粉末的比例为2m3：80kg；高温烟气从高温烟气入口8中进入烟气通道10，对流化床7中的物料进行加热，通入的高温烟气的温度为900℃；
S2：将焙烧后的锂辉石粉末与浓度为0.5mol/L的硫酸溶液按1:3g/mL的料液比混合，以60rpm/min的搅拌速度搅拌1h左右，使矿石中的锂溶出，得浸提液；
S3：将浸提液蒸发浓缩，然后逐步加入氢氧化钠沉淀锂离子，至没有新的沉淀形成，再过滤，将过滤物烘干得锂盐产品。
虽然结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
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