一种用多层炉焙烧制备碳酸锂的方法与流程

本发明涉及碳酸锂制备方法，尤其是一种用多层炉焙烧制备碳酸锂的方法。

背景技术：

1、在锂云母精矿的焙烧中，传统工艺是锂云母精矿加硫酸钠，硫酸钾造团进回转窑或隧道窑进行焙烧，其缺点是前期造团再破碎，工艺流程繁琐，增加成本；与硫酸盐接触不充分，锂的浸出率低。而且用硫酸钠混烧时，对于后期大量硫酸钠固废的处理很难解决，而且钾钠的分离技术工业化较难，成本高。

2、现有专利cn116143149a公开了一种利用含锂矿石回收料制备工业级碳酸锂的方法，包括以下工艺步骤：a、硫酸盐焙烧；b、加酸浸出；c、石灰除镁；d、碳化除杂；e、纯碱沉锂。现有专利公开了用硫酸镁代替硫酸钠混烧锂精矿，但后续提锂阶段如何去除大量镁其方法不可行，氢氧化镁胶状物压滤机很难处理，除去大量镁是技术难点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用多层炉焙烧制备碳酸锂的方法，本发明使用多层炉可以提高锂云母精矿的浸出率，同时使用硫酸镁代替传统工艺中的硫酸钠，解决了后期硫酸钠固废的处理问题，同时本发明工艺中的钾盐、镁盐(硫酸钾、硫酸镁)可以以晶体的形式析出，形成钾镁盐(混合盐)，可直接用于配料工序或回收化肥利用，提高了制备碳酸锂时的经济价值。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种用多层炉混烧焙烧碳酸锂的方法，包括：

4、s1，将锂云母、硫酸钙、硫酸镁、碳酸钙按照质量比为1：0.3-0.5：0.18-0.185：0.1-0.3送入多层炉焙烧，焙烧温度950-1200℃，焙烧2-3h；

5、s2，以焙烧得到的锂云母熟料为原料，经过浸出、过滤、除杂、过滤工序，得到硫酸锂净化液；

6、s3，将硫酸锂净化液用泵打入高效蒸发器中蒸发浓缩，利用蒸汽间接加热，温度90～105℃，将浸出液浓缩到一定程度，再泵入沉锂釜；此时溶液中的钾盐、镁盐(硫酸钾、硫酸镁)以晶体的形式析出，形成钾镁盐(混合盐)，回用于配料工序或回收化肥利用，蒸发冷凝水收集后回用；

7、s4，向沉锂釜中加纯水进行浓度调整，然后在溶液中加入碳酸钠将锂离子以碳酸锂的形式沉淀下来，然后进行固液分离将碳酸锂分离出来，沉锂母液泵入脱碳工序；

8、化学反应式为：

9、l i2so4+na2co3→l i2co3↓+na2so4

10、s5，沉淀分离出来的粗碳酸锂用纯水洗涤，以尽可能除去携带的杂质，洗涤水泵入脱碳工序，洗涤完成后即得工业级碳酸锂；

11、s6，将工业级碳酸锂加入碳酸氢化塔内，加入质量比为1-1.5倍的纯水进行搅拌，使其形成l i2co3料浆，随后以一定的速率充入co2气体，碳化反应一定时间后，得到l ihco3溶液，过滤以去除不被碳化的杂质；

12、化学反应式为：l i2co3+co2+h2o＝2lihco3

13、s7，将经过滤净化的lihco3溶液在一定搅拌速率下，加热至80-120℃，搅拌过程溶液逐渐蒸发以至慢慢析出li2co3晶体；

14、反应方程式为：2l ihco3＝li2co3↓+co2↑+h2o

15、s8，析出的l i2co3晶体用纯水洗涤，以尽可能出去携带的杂质，洗涤水泵入脱碳工序，洗涤后用锅炉蒸汽进行烘干使其水份含量降至0.25％以下，将烘干后的干l i2co3送入气流粉碎机粉碎至粒度为5um，细粉则通过压差进入精密布袋收尘器进行气固分离得到li2co3微粉，将两种状态的li2co3分类包装入库。

16、进一步地，s1中，锂云母、硫酸钙、硫酸镁、碳酸钙的质量比为1：0.3：0.185：0.2，焙烧温度1050℃，焙烧2.5h。

17、进一步地，s2中，将锂云母熟料通过螺旋给料器的动力作用经过密封的管道输送至浸出釜内，按液固比为1.5-3:1加水浸出，浸出时间为50-70min，将浸出料浆送入压滤机，经过滤、压榨、洗涤、压榨工序，得到浸出渣、浸出母液、洗涤水。

18、需要说明的是，s2中，锂云母经焙烧后，锂、钾、铷、铯等金属元素以易溶于水的硫酸盐式存在，将锂云母熟料送入浸出釜加水按一定比例加水浸出，浸出过程可使锂、钾、铷、铯等金属化合物充分的溶解于水中，将浸出料浆送入压滤机处理后，浸出渣主要为二氧化硅、氧化铝、氟化钙、磷化物、磷酸盐等，经皮带输送机送至尾渣堆场，浸出母液经浸出液贮槽暂存后，送除杂工序；洗涤水送回浸出工序使用。

19、进一步地，s2中，还包括除杂工序，将浸出母液送入净化除杂槽，用naoh调节ph至13-13.5，形成铝、铁、钙、镁、锰等的氢氧化物沉淀和磷化物、磷酸盐沉淀，根据ca2+及mg2+含量按照过量系数5％计算加入na2co3，形成碳酸钙和碳酸镁沉淀，最终得到净化除杂料浆，将净化除杂料浆进入压滤机，经过滤、压榨工序，得到除杂渣、除杂母液(即硫酸锂净化液)、洗涤水；

20、除杂净化反应方程式：

21、mn++noh-＝＝m(oh)n；其中n＝2或3，m代表铝、铁、钙、镁、锰等水解沉淀反应；

22、m2++co32-＝＝mco3；；m代表钙、镁等碳酸盐沉淀反应。

23、需要说明的是，s2中，除杂工序后，除杂渣主要为碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝、氢氧化铁和磷化物、磷酸盐等，经皮带输送机送至尾渣堆场；除杂母液经除杂母液贮槽暂存后，送浓缩工序；洗涤水送回浸出工序使用。

24、进一步地，s3中，将浸出液浓缩至原溶液体积的60-80％，再泵入沉锂釜。

25、进一步地，s4中，向沉锂釜中加纯水进行浓度调整时，加水量为溶液质量的的20-40％，然后在溶液中按照加入质量为5-10％的碳酸钠将锂离子以碳酸锂的形式沉淀下来。

26、进一步地，在s6中，co2气体的通入速率为8-15mg/min，碳化反应时间为40-80min。

27、需要说明的是，s6中，碳化反应是一个“气一液一固”三相反应体系，利用的是co2气体在一定温度下将l i2co3转变为溶解度大得多的l i hco3，而其它杂质碳酸盐不易被碳化，则可通过过滤去除。

28、进一步地，在s7中，搅拌速率为50-100r/min，加热至90-100℃。

29、需要说明的是，s7中，l i hco3溶液加热分解，得到l i2co3晶体，分解反应过程实质上表现的是溶液中l i hco3热分解与l i2co3反应结晶的耦合。该过程控制温度及升温速率是关键。温度越高，一方面有利于提高l i hco3的分解速率，也有利于离子在溶液中的扩散，进而加快l i2co3结晶成核速率；另一方面提高温度，l i2co3产品的纯度也会有所升高。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、1、本发明在除杂工序中，先用naoh调节ph使其浸出母液形成铝、铁、钙、镁、锰等的氢氧化物沉淀和磷化物、磷酸盐沉淀，这相当于一次除杂，之后又加入了na2co3，形成碳酸钙和碳酸镁沉淀实现二次除杂，两次除杂使得溶液中杂质含量降低，从而提高后续制取碳酸锂的纯度；

32、2、本发明在硫酸镁代替传统工艺中的硫酸钠，使得后续产生的钾盐、镁盐可以以晶体的形式析出，形成钾镁盐，可直接用于配料工序或回收肥料利用，提高了经济价值；

33、3、采用多层炉焙烧，利用独特的结构使该设备的处理量与传统的回转窑相比大大提高，同时多层炉内焙烧温度控制稳定，可以提高锂云母精矿焙烧时锂的浸出率。