DOC《锂云母硫酸盐法提取锂铷铯的研究》

锂云母硫酸盐法提取锂铷铯的研究 郭春平,周健,文小强,普建,王玉香,袁德林 (赣州有色冶金研究所,江西赣州 341000) 摘要:采用硫酸盐法综合回收锂云母中的锂、铷、铯.

结果表明,以硫酸钾、硫酸钙、硫酸钡作为混合盐,锂云母与混合硫酸盐质量比为1U0.45,在900 ℃焙烧1 h后稀酸浸出,锂、铷、铯浸出率分别为92.2%、61.5%、63.8%.浸出液经净化除杂后,浓缩沉锂,可获得零级碳酸锂,沉锂母液可用于铷、铯回收. 关键词:硫酸盐;

锂云母;

锂;

铷;

铯;

浸出率 中图分类号:TF826 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2015)12-0000-00 Extraction of Lithium, Rubidium and Cesium from Lepidolite by Sulfate Process GUO Chun-ping, ZHOU Jian, WEN Xiao-qiang, PU Jian, WANG Yu-xiang, YUAN De-lin (Ganzhou Nonferrous Metallurgy Research Institute, Ganzhou 341000, Jiangxi, China) Abstract:Lithium, rubidium and cesium were extracted from lepidolite by sulfate process. The results show that leaching rate of lithium, rubidium and cesium is 92.2%, 61.5%, 63.8% respectively when lepidolite was mixed with 20% potassium sulfate, 10% calcium sulfate and 15% barium sulfate, roasted at

900 ℃ for one hour, and leached with dilute acid. Zero-grade lithium carbonate can be obtained from purified lixivium, and rubidium and cesium can be recovered from mother liquor of lithium precipitation. Key words:sulfate;

lepidolite;

lithium;

rubidium;

cesium;

leaching rate 我国锂云母资源丰富[1].某锂云母矿中氧化锂的含量在4.0%左右,且含有铷、铯等多种价值较高的金属元素,综合回收可以大幅提高锂云母开发的经济效益.以锂矿石为原料提取有价金属的方法主要有石灰法[2]、氯化物法及硫酸盐法[3-5]、硫酸法[6]、熟石灰及联合法[7-8]、氯氨法[9]等.本文采用硫酸盐法综合回收锂云母中的锂、铷、铯,为提高锂云母开发效率、提升锂云母综合竞争力开辟途径.

1 试验 1.1 主要试剂和仪器 锂云母矿来自江西宜春,粒径约150 μm,锂、铷、铯含量分别为(%):Li2O 3.90;

Rb2O 1.29;

Cs2O 0.35.主要物相为锂云母K(Li,A1)3(Si,Al)4O10(F,OH)2.试验用辅助材料主要是工业级硫酸钾、硫酸钙、硫酸钡、氢氧化钙、纯碱、浓硫酸等. 仪器:SX2-5-12型箱式电炉,最高温度1

200 ℃;

101A-2型恒温干燥箱;

JJ型电动搅拌器. 1.2 试验步骤 按一定质量比将锂云母与混合硫酸盐细磨均混,在箱式电炉中焙烧1 h,随炉冷却后粉碎并用稀酸浸出1 h,过滤,滤渣在110 ℃干燥.分析滤液中Li2O、Rb2O、Cs2O浓度及滤渣残留Li2O、Rb2O、Cs2O量,利用差减法分别计算锂、铷、铯的浸出率.

2 结果与讨论 2.1 综合提取锂、铷、铯的探索 传统硫酸盐法所用混合硫酸盐大都为硫酸钾与硫酸钠[7],硫酸盐用量占原矿50%,钾钠盐质量比为7U3.因硫酸钾的价格较高,使得硫酸盐法提锂成本居高不下.又钾、钠的活泼性不如铷、铯,故在传统硫酸盐法中鲜有关于铷、铯回收的报道.为降低硫酸盐法提锂成本,降低硫酸盐用量,作者前期研究发现,以硫酸钾与硫酸钙作混合盐时对锂有较好的提取效果,为同时提取铷、铯,本试验选择硫酸钡作为添加辅料进行铷、铯提取探索试验.为保证锂的高浸出率,硫酸钾与硫酸钙含量为矿石质量的30%(硫酸钾与硫酸钙质量比为2U1),将硫酸钾与硫酸钙及不同质量分数的硫酸钡(5%~30%,以锂云母的质量百分数表示)组成混合硫酸盐,试验结果见图1. 收稿日期:2015-06-12 基金项目:科技部科研院所技术开发研究专项资金项目(2010EG115072) 作者简介:郭春平(1976-),男,江西宁都人,工程师. 图1 硫酸钡添加量对浸出率的影响 Fig.1 Effect of barium sulfate dosage on leaching 由图1可知,随着硫酸钡添加量的增加,铷、铯的浸出率明显提高,硫酸钡添加量至矿石质量分数的15%以后,铷、铯浸出率趋于平缓,而硫酸钡添加量对锂浸出率的影响较小,锂浸出率几乎呈水平线.出现该现象的原因可能与元素的活泼性质有关,钾、钙的活泼性强于锂而弱于铷和铯,钾、钙主要对锂云母中锂起置换作用,而钡的活泼性与铷和铯相近,只能部分取代铷和铯,并在一定程度后接近平衡,故钡盐加到一定量后,铷和铯的浸出率增速趋缓.为同时兼顾锂、铷、铯的浸出率,以下试验选择锂云母与硫酸混合盐的配比为锂云母100%、硫酸钾20%、硫酸钙10%、硫酸钡15%,此条件下硫酸盐量占锂云母质量的45%,锂能保持较高的浸出率,铷、铯浸出率也高于60%. 2.2 锂、铷、铯浸出率与焙烧温度的关系 按上述配比配制的物料均混后在不同温度下焙烧1 h,破碎磨细后稀酸浸出1 h,锂、铷、铯的浸出率如图2所示. 图2 浸出率与焙烧温度的关系 Fig.2 Effect of roasting temperature on leaching 图2表明,锂、铷、铯的浸出率在800~900 ℃范围内随焙烧温度的增加而增大,900 ℃后趋于稳定,原因可能是950 ℃焙烧的熟料开始出现部分烧结现象,明显增加了破碎难度,致使反应后的可溶性锂铷铯盐包裹于烧结体之间,可溶性锂铷铯盐浸出不完全,使浸出率出现小幅波动.考虑到熟料的后续处理及锂、铷、铯的提取率,选择适宜的焙烧温度为900 ℃.此温度下锂浸出率大于92%,铷、铯浸出率也大于60%,并且烧结料色泽均匀,疏松易破碎. 2.3 锂、铷、铯浸出率与焙烧时间的关系 矿石提锂工艺在确定焙烧温度下,时间是影响其综合能耗的重要因素,焙烧时间过短可能致使硫酸盐与锂云母反应不彻底,如锂云母结构尚未转化完全,硫酸盐与锂云母反应未达平衡,进而影响锂、铷、铯的浸出效果;