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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 . 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Z H A N GXF ,Y IYJ ,Z H A N GLZ ,e ta 1 .S t u d yo n s u l f u r i ca c i dc u r i n go f l e p i d o l i t ec o n c e n t r a t e [ J ] . C o n s e r v a t i o n a n dU t i l i z a t i o no fM i n e r a lR e s o u r c e s , 2 0 1 8 4 5 9 6 2 , [ 5 ] 张利珍,张永兴,张秀峰,等.采用硫酸熟化一水浸工艺 从锂云母中提取锂铷铯[ J ] .有色金属 冶炼部分 , 2 0 1 9 4 3 9 4 2 . Z H A N GLZ ,Z H A N GYX 。Z H A N GXF ,e ta 1 . E x t r 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 . 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