專利名稱：用于制造碳酸鋰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造碳酸鋰的方法。更特別地，本發(fā)明的方法意欲提供一種高純度或電池級碳酸鋰產(chǎn)品。本發(fā)明的方法也可提供硫酸鈉產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
由包含鋰的礦或精礦制造碳酸鋰的已知方法通常利用熱處理α -鋰輝石礦或精礦。該熱處理可涉及將α-鋰輝石燒爆和轉(zhuǎn)化成β_鋰輝石，從而使其能夠被酸溶解。其中鋰輝石在酸中硫酸化的步驟在窯爐中進行，得到了水溶性的硫酸鋰。將該硫酸鋰轉(zhuǎn)到一個或多個浸提槽中，其中用水浸提硫酸鋰。接著，將石灰石、石灰和碳酸鈉加入到浸提的產(chǎn)物中，以便調(diào)節(jié)漿液的ΡΗ，其中沉淀出一些雜質(zhì)，包括鐵、鋁、鎂和鈣。然后分離出殘余 物，剩下硫酸鋰的濃縮液。接著，用濃碳酸鈉溶液處理該硫酸鋰溶液，以便沉淀出碳酸鋰。這樣的方法描述在加拿大專利1297265中。然而，上述現(xiàn)有技術(shù)的方法在除去保留在富浸提溶液中的雜質(zhì)方面效率相對低，其得到相對不純的碳酸鋰產(chǎn)品。當嘗試得到高質(zhì)量或電池級碳酸鋰產(chǎn)品時，這點特別地成問題。而且，現(xiàn)有技術(shù)的碳酸鋰沉淀步驟除了得到沉淀的碳酸鋰之外，還得到硫酸鈉溶液。硫酸鈉溶液按常規(guī)被處理成結(jié)晶十水合硫酸鈉用于干燥和處理掉或被銷售，同時一些液體再循環(huán)到硫酸鋰的水浸提物中。這樣的方法并未有效地利用硫酸鈉溶液來生產(chǎn)硫酸鈉產(chǎn)物，鈉十水合物需要在處理掉之前干燥/或加熱。類似地，從富浸提液中除去的雜質(zhì)(包括鐵、氧化鋁和硅酸鹽)僅僅是轉(zhuǎn)到廢料中，且依舊未被使用。之前已經(jīng)嘗試提高碳酸鋰產(chǎn)品的純度，特別是從鹽水或鹽鹵獲得的碳酸鋰產(chǎn)品。這樣的努力包括在高壓(至多20atm)下，使用二氧化碳來制造碳酸氫鋰溶液，接著沉淀出碳酸鋰。為了得到目標純度的碳酸鋰，另外的進一步純化步驟比如進一步的離子交換或分離步驟則是必需的。這樣的方法描述在Amouzegar等人的美國專利6048507中。在這樣的方法中，高壓和另外的雜質(zhì)去除步驟的需要對于方法的經(jīng)濟性造成不利的影響。本發(fā)明的方法的一個目的是基本上克服與現(xiàn)有技術(shù)的方法相關(guān)的一個或多個上述問題，或者至少提供一種有用的替代方法。將在本文中引用的每個文件、參考文獻、專利申請或?qū)＠娜績?nèi)容都明確地引入本文作為參考，這意味著其應(yīng)當作為本文的一部分被讀者所閱讀和理解。僅僅是出于簡潔的原因，在本文中引用的那些文件、參考文獻、專利申請或?qū)＠紱]有在本文中完全重復。提及在本文中包含的引用物質(zhì)或信息不應(yīng)當理解為認可該物質(zhì)或信息屬于公知常識或者是在澳大利亞或任何其它國家已知的。.在整個說明書中，除非上下文另外要求，措辭“包括”或其變化比如“包括”或“包含”應(yīng)當理解為意味著包含所述整數(shù)或整數(shù)組，但不排除任何其它整數(shù)或整數(shù)組。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于制造碳酸鋰的方法，所述方法的特征在于如下步驟(i)鍛燒α-鋰輝石礦或精礦，生成β-鋰輝石；(ii)在高溫下，硫酸化該β -鋰輝石；(iii)將硫酸化的鋰輝石轉(zhuǎn)到浸提步驟，其中將硫酸鋰浸提在水中；；(iv)將來自浸提步驟的富浸提溶液轉(zhuǎn)到一系列雜質(zhì)去除步驟，其中沉淀并除去大部分的鐵、氧化鋁、硅酸鹽和鎂；(V)向步驟(iv)的產(chǎn)物中加入碳酸鈉，由此沉淀出鈣；(vi)然后，將步驟(V)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)到離子交換步驟，其中基本上除去殘留的鈣、鎂及 其它剩余多價陽離子；和(vii)將步驟(Vi)的純化產(chǎn)物轉(zhuǎn)到碳酸鋰沉淀步驟，其中加入碳酸鈉以產(chǎn)生沉淀的碳酸鋰和硫酸鈉母液。優(yōu)選地，將來自步驟(Vii)的母液轉(zhuǎn)到無水硫酸鈉回收過程，由此獲得固體硫酸鈉產(chǎn)物。一部分硫酸鈉母液優(yōu)選地再循環(huán)到步驟(iii)的浸提物中。碳酸鋰沉淀驟(Vii)優(yōu)選地在至少一個導流筒擋板結(jié)晶器中進行，停留時間為約90分鐘。優(yōu)選地，碳酸鋰沉淀步驟(vii)次在兩個結(jié)晶器中進行。在本發(fā)明的一個形式中，在轉(zhuǎn)到過濾步驟之前，將步驟(vii)的沉淀的碳酸鋰增稠。過濾步驟優(yōu)選地在再漿化洗滌階段和離心步驟之后。過濾步驟和離心步驟優(yōu)選地都包括熱洗滌，以減少雜質(zhì)。然后，將得到的產(chǎn)物優(yōu)選地研磨至不足6 μ m。在本發(fā)明的另一個形式中，在轉(zhuǎn)到碳酸氫鹽回路之前，將步驟(vii)的沉淀的碳酸鋰增稠，所述碳酸氫鹽回路包括用二氧化碳浸煮(digestion)產(chǎn)生碳酸氫鹽中間體，接著結(jié)晶，得到純度提高的碳酸鋰產(chǎn)物。優(yōu)選地，硫酸鈉回收過程是由在碳酸鋰沉淀步驟(vii)之后的增稠步驟進料的。硫酸鈉回收步驟優(yōu)選地包括產(chǎn)生過飽和溶液，并將該溶液轉(zhuǎn)到結(jié)晶步驟。結(jié)晶步驟優(yōu)選地在約80°C至90°C的溫度下和約45kPa(a)的壓力下進行。停留時間優(yōu)選地為約60分鐘。仍然優(yōu)選地，將來自過飽和溶液產(chǎn)生中的溶液蒸發(fā)的水再壓縮，與補充蒸汽混合，并用于無水硫酸鈉結(jié)晶步驟中。該結(jié)晶步驟優(yōu)選地利用真空蒸發(fā)結(jié)晶器。結(jié)晶體步驟產(chǎn)生結(jié)晶漿液，其優(yōu)選地排出后對其進行離心步驟。該離心步驟優(yōu)選地進一步包括用水洗滌，將其中液體產(chǎn)物再循環(huán)返回浸提步驟(iii)。然后，將離心步驟和洗滌的固體產(chǎn)物優(yōu)選地干燥。優(yōu)選地，步驟(iv)的雜質(zhì)去除步驟包括依次加入石灰/熟石灰、過氧化氫和氫氧化鈉。在加入過氧化氫之后，將漿液優(yōu)選地增稠，然后，將增稠步驟的下溢液過濾并干燥，得到硅酸鋁產(chǎn)物。仍然優(yōu)選地，在硫酸化步驟(ii)之前，將步驟(i)的鋰輝石冷卻并研磨。將β -鋰輝石優(yōu)選地研磨至小于約300 μ m。仍然進一步優(yōu)選地，硫酸化步驟(ii)是在約250°C的硫酸化窯爐中進行，停留時間為約45分鐘。仍然進一步優(yōu)選地，在進料到浸提步驟(iii)之前，將硫酸化的鋰輝石冷卻。
所述碳酸氫鹽回路優(yōu)選地進一步包括在浸煮步驟之前的離心/洗滌步驟和再漿化步驟。該浸煮步驟優(yōu)選地在大氣壓和低于約20°C至40°C的溫度下進行。.優(yōu)選地，所述結(jié)晶步驟包括向浸煮步驟的碳酸氫鋰產(chǎn)物中加入蒸汽，由此產(chǎn)生二氧化碳和碳酸鋰產(chǎn)物。結(jié)晶步驟優(yōu)選地在約95°C下進行。仍然優(yōu)選地，將結(jié)晶步驟的碳酸鋰產(chǎn)物轉(zhuǎn)到增稠步驟，將來自其的上溢流液至少部分地轉(zhuǎn)到再漿化步驟，之后進行浸煮步驟。在轉(zhuǎn)到再漿化步驟之間，將上溢流液優(yōu)選地進行冷卻。在本發(fā)明的一個優(yōu)選形式中，在浸煮步驟之前，將在結(jié)晶步驟之后得到的增稠步驟的碳酸鋰產(chǎn)物轉(zhuǎn)到或再循環(huán)到碳酸氫鹽回路的一點中，以便提高最終碳酸鋰產(chǎn)物的純度。優(yōu)選地，在再漿化步驟之前，將再循環(huán)的碳酸鋰加入到離心步驟。根據(jù)本發(fā)明，進一步提供一種用于制造碳酸鋰的方法，所述方法的特征在于如下·步驟(i)鍛燒α -鋰輝石礦或精礦，生成β -鋰輝石；(ii)在高溫下,硫酸化該β_鋰輝石；(iii)將硫酸化的鋰輝石轉(zhuǎn)到浸提步驟，其中將硫酸鋰浸提在水中；(iv)將來自浸提步驟的富浸提溶液轉(zhuǎn)到一系列雜質(zhì)去除步驟，其中沉淀并除去大部分的鐵、氧化鋁、硅酸鹽和鎂；(V)向步驟(iv)的產(chǎn)物中加入碳酸鈉，由此沉淀出鈣；(vi)然后，將步驟(V)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)到離子交換步驟，其中基本上除去殘留的鈣、鎂及其它剩余多價陽離子；(vii)將步驟(vi)的純化產(chǎn)物轉(zhuǎn)到碳酸鋰沉淀步驟，其中加入碳酸鈉以產(chǎn)生沉淀的碳酸鋰和硫酸鈉母液；和(viii)將步驟(vii)的沉淀的碳酸鋰轉(zhuǎn)到碳酸氫鹽回路，所述碳酸氫鹽回路包括用二氧化碳浸煮產(chǎn)生碳酸氫鹽中間體，接著結(jié)晶，得到純度提高的碳酸鋰產(chǎn)物。


現(xiàn)在，本發(fā)明的方法示例性的兩個實施方案和附圖進行描述，其中圖I為描述根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案用于制造碳酸鋰的方法的示意流程圖；和圖2為描述根據(jù)本發(fā)明的第二個實施方案，提供為圖I方法一部分的替代的碳酸氫鹽回路的示意流程圖。
具體實施例方式在圖I中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案一種用于制造碳酸鋰的方法10。在該方法10中具體描述的所有單元操作都設(shè)計成提供全過程儀器化和控制的連續(xù)操作。精礦貯存和回收區(qū)域12涵蓋12周貯存量(30，000T)的α -鋰輝石精礦14。前端裝載機16和帶式傳送機18將α -鋰輝石精礦轉(zhuǎn)運到鍛燒步驟，其在直接火加熱的旋轉(zhuǎn)窯爐煅燒爐20中進行。
將α -鋰輝石精礦在約1080°C下鍛燒，以將α -鋰輝石轉(zhuǎn)化成可浸提的β -鋰輝石。來自煅燒爐20的廢氣直接穿過指定符合已知環(huán)境排放限值的旋流器和靜電沉淀器。將熱鍛燒產(chǎn)物在冷卻步驟22中間接地冷卻，然后在球磨機24中干研磨至小于300 μ m。在平衡料倉貯存之后，將β -鋰輝石與過量40 %的濃硫酸26 (98 % w/w酸)混合，并在間接加熱的硫酸化窯爐28中，在250°C下烘烤約30至45分鐘。在濕式滌氣器中凈化來自硫酸化窯爐28的廢氣。然后，在供料浸提回路30的倉中，將硫酸化的β鋰輝石冷卻至95°C。使用過量至少20%的酸(基于礦石的鋰含量)，優(yōu)選地至少40%的酸，以最大化鋰提取，并最小化試劑使用量和加入到浸提回路30中的硫酸鹽的任何需要。在浸提回路中，將鋰輝石浸提在再循環(huán)硫酸鈉溶液32中。該浸提回路30包括一些在約60°C至80°C下操作的浸提槽。從β-鋰輝石中浸提出約95%的鋰。通過一系列雜質(zhì)去除步驟,包括通過加入熟石灰34調(diào)整ρΗ(生高)、加入過氧化氫36 (確保鐵以三價鐵形式存在)和通過在PH約10下加入熟石灰38沉淀出鎂，從浸提液中除去大部分的可溶性 鐵、鋁和鎂。然后，在鈣沉淀步驟40中，加入碳酸鈉42除去鈣。雜質(zhì)沉淀是采用漿液中存在的浸提固體進行的。在加入熟石灰38之前，設(shè)有增稠步驟。將來自增稠步驟44的上溢流液轉(zhuǎn)到過濾步驟，例如拋光砂過濾器46。將來自增稠步驟44和過濾器46的下溢液都轉(zhuǎn)到過濾步驟，如下描述。將鈣沉淀步驟40的產(chǎn)物轉(zhuǎn)到包括拋光過濾器47的過濾步驟。得到的濾液48穿過拋光砂過濾器47和離子交換步驟50 (其包括IX柱50)，以除去殘余鈣、鎂及其它多價陽離子。將流過離子交換步驟50的溶液加熱52，然后與在85°C下操作的碳酸鋰結(jié)晶器56中的熱碳酸鈉溶液54反應(yīng)。結(jié)晶器56為導流筒擋板結(jié)晶器，其中閃蒸溶液是高度過飽和的。還提供有第二結(jié)晶器56，向其中轉(zhuǎn)入在第一個結(jié)晶器56之后的過飽和溶液，以便消除過飽和。結(jié)果得到小的、無雜物的、容易進行研磨的碳酸鋰晶體。在增稠步驟58中，將來自結(jié)晶器56的小晶體增稠，之后轉(zhuǎn)到過濾步驟，其包括例如帶式過濾器60。在過濾步驟60之后進行再漿化洗滌階段62 (40% w/w固體)，接著將晶體轉(zhuǎn)送到連續(xù)離心機66。為了減少雜質(zhì)。例如殘余夾帶的硫酸鈉，過濾步驟60和離心66使用熱洗滌68，獲得的總洗滌效率為99%。在120°C的間接加熱的窯爐70中，干燥由離心66得到的固體結(jié)晶。在微粉磨機72中，將得到的無水粗碳酸鋰空氣研磨至小于6 μ m，然后由空氣作用傳送至貯存箱，在夾套螺旋輸送機中冷卻至50°C，之后裝袋74。將來自增稠步驟58的大部分上溢流液轉(zhuǎn)到硫酸鈉沉淀步驟76。其余的溢流液再循環(huán)到浸提回路30。在例如真空蒸發(fā)結(jié)晶器(在約80°C至90°C的溫度和約45kPa(a)的壓力下操作)中沉淀或結(jié)晶在溶液中的硫酸鈉，約293gpl。這允許結(jié)晶器使用較低成本的結(jié)構(gòu)材料。停留時間為約60分鐘，以便獲得粗結(jié)晶產(chǎn)物。在沉淀步驟76中，通過從在蒸發(fā)結(jié)晶步驟中的增稠步驟58的上溢流液中蒸發(fā)約一半的水，獲得過飽和。將得到的水蒸汽再壓縮，與補充蒸汽混合，并用作結(jié)晶器的蒸發(fā)介質(zhì)。將結(jié)晶漿液80排出到單一連續(xù)離心機82，其中通過冷水84洗滌晶體，獲得洗滌效率99%。得到的溶液32再循環(huán)返回浸提回路30。將來自離心82的固體進料到間接加熱的窯爐86(在約120°C下操作)，其干燥晶體。將結(jié)晶產(chǎn)物用空氣作用傳送到產(chǎn)品箱88，并且當將從箱傳送到裝袋站時，將其在夾套螺旋輸送機中冷卻至小于80°C。在整個過程10中的冷凝液用作熱處理用水、冷卻處理用水和冷卻水的補充水。因為過程10并沒有返回冷凝液，存在整體凈水平衡，約lt/h的過程用水被排出為廢料(沒有顯示)O應(yīng)當理解增稠步驟58可以省略一些導流筒擋板結(jié)晶器設(shè)計。進一步預(yù)期也可以使用本發(fā)明的過程10回收鉭鐵礦和氧化鋁。來自增稠步驟44的濾餅可以排出到鉭鐵礦回收設(shè)備(沒有顯示)。來自鉭鐵礦回收設(shè)備的排出物可以裝載到帶式過濾器以除去水，其返回鉭鐵礦回收設(shè)備。過濾器并未使用洗滌，具有的過濾面積為19m2。將來自帶式過濾器的濾餅在直接燃燒的窯爐中干燥。在夾套螺旋輸送機中，將無水硅酸鋁冷卻至50°C，然后，在發(fā)出之前，用空氣傳送到貯存箱。在圖2中，顯示根據(jù)本發(fā)明的第二個實施方案的碳酸氫鹽回路100。所述碳酸氫鹽 回路100預(yù)期與本發(fā)明第一個實施方案的過程10中的大部分結(jié)合使用，提及相同數(shù)字表示相同的部分或步驟。然而，這不應(yīng)當理解為限制碳酸氫鹽回路100的應(yīng)用普遍性，因為預(yù)期碳酸氫鹽回路100可以具有除了本文示例之外的應(yīng)用。.在本發(fā)明的第二個實施方案中，將在增稠步驟58中增稠的來自結(jié)晶器56的小晶體轉(zhuǎn)到圖2的碳酸氫鹽回路100，而不是轉(zhuǎn)到圖I的帶式過濾器60。在約85°C的溫度下，將來自增稠步驟58的下溢流轉(zhuǎn)到離心102，在其中洗滌碳酸鋰晶體。此時,碳酸鋰產(chǎn)物的純度為約99. 0%。離心102的產(chǎn)物具有的含水量為約14%，直接進入再漿化步驟104，向其中加入冷卻的再循環(huán)液108，如下文描述。再漿化步驟104的溫度為約45 °C。再漿化步驟104的產(chǎn)物為約2至5% w/w的固體，其直接進入低于約50°C (例如400C )的浸煮步驟110。浸煮步驟110包括將二氧化碳進料流112加入到來自再漿化步驟104的再漿化碳酸鋰中，同時在攪拌反應(yīng)堆容器中，于大氣壓下冷卻約90分鐘的時間，在低于約50°C (例如40°C )下得到碳酸氫鋰中間產(chǎn)物114。將碳酸氫鋰中間產(chǎn)物114從浸煮步驟110轉(zhuǎn)到過濾步驟116。過濾旁路118可用。碳酸氫鋰中間產(chǎn)物14依次轉(zhuǎn)到結(jié)晶步驟120，其包括向其中加入蒸汽料122的多室攪拌反應(yīng)堆容器。在約95°C下，在三個上溢流階段，于大氣壓下進行結(jié)晶步驟120，得到碳酸鋰晶體124和二氧化碳126產(chǎn)物。將來自結(jié)晶步驟120的二氧化碳產(chǎn)物126壓縮128，轉(zhuǎn)到使用冷凝器的干燥步驟130，得到作為產(chǎn)物的冷凝物106。將該冷凝物106與來自增稠器136的上溢流液(如下描述的)混合。將來自干燥步驟130的二氧化碳轉(zhuǎn)到進一步壓縮132。將來自壓縮步驟132的至少一部分二氧化碳使用作為用于浸煮步驟110的二氧化碳112。來自壓縮的任何過量二氧化碳都可以貯存在槽134中。可選地，也可以從槽134中抽出二氧化碳，用于浸煮步驟134。在約95°C下，將結(jié)晶步驟120的碳酸鋰產(chǎn)物124轉(zhuǎn)到增稠步驟136，在冷卻步驟142之后，將來自增稠步驟136的上溢流液138或者作為再循環(huán)液108再循環(huán)到再漿化步驟104，或者作為流出液144再循環(huán)到浸提回路30 (如圖I所示)。在加入到再漿化步驟104之前，將冷卻步驟142(可以包括冷卻器146)中的再循環(huán)液108冷卻，以使溫度從約初始的94°C降低至約35°C。將來自增稠步驟136的碳酸鋰下溢液148轉(zhuǎn)到離心150，在其中將被洗滌，然后將得到的碳酸鋰產(chǎn)物轉(zhuǎn)到干燥器70，如圖I所示，隨后的步驟為如參照該圖所描述的。如此制備的碳酸鋰產(chǎn)物的純度為約99. 9%，或電池級。可以通過將所有的或一部分碳酸鋰產(chǎn)物從離心作步驟150再循環(huán)152到離心步驟102獲得另外的純化。可以預(yù)期這可以將最終碳酸鋰產(chǎn)物的純度提高至高于99. 9%純度的目標。任何可獲得的低等級碳酸鋰154都可以進料到再漿化步驟104進行再漿化，并且經(jīng)由碳酸氫鹽回路100純化。預(yù)期需要可以避開碳酸氫鹽回路100。如此得到的碳酸鋰產(chǎn)物將是“不合格”的物質(zhì)，通常是工業(yè)級的。 通過本發(fā)明的方法回收的全部鋰為約82%。如由上述可見，本發(fā)明的方法提供一種可以從α -鋰輝石礦或精礦獲得的高純度或電池級碳酸鋰產(chǎn)品的方法。可以通過結(jié)合所述碳酸氫鹽回路進一步提高碳酸鋰產(chǎn)品的純度。進一步，本發(fā)明的方法還允許制造有用的硫酸鈉產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)描述的方法相t匕，如本文描述的本發(fā)明的方法通常是制造高純碳酸鋰產(chǎn)品的更簡單、更經(jīng)濟的途徑。比如對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的修飾和變化被認為落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造碳酸鋰的方法，所述方法的特征在于如下步驟 (i)鍛燒α-鋰輝石礦或精礦，生成β -鋰輝石； (ii)在高溫下，硫酸化該鋰輝石； (iii)將硫酸化的β_鋰輝石轉(zhuǎn)到浸提步驟，其中將硫酸鋰浸提在水中； (iv)將來自浸提步驟的富浸提溶液轉(zhuǎn)到一系列雜質(zhì)去除步驟，其中沉淀并除去大部分的鐵、氧化鋁、硅酸鹽和鎂； (V)向步驟(iv)的產(chǎn)物中加入碳酸鈉，由此沉淀出鈣； (vi)然后，將步驟(V)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)到離子交換步驟，其中基本上除去殘留的鈣、鎂及其它剩余多價陽離子；和 (vii)將步驟(vi)的純化產(chǎn)物轉(zhuǎn)到碳酸鋰沉淀步驟，其中加入碳酸鈉，得到沉淀的碳酸鋰和硫酸鈉母液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中將來自步驟(vii)的母液轉(zhuǎn)到無水硫酸鈉回收過程，由此獲得固體硫酸鈉產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中一部分硫酸鈉母液也再循環(huán)到步驟(iii)的浸提物中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中碳酸鋰沉淀步驟(vii)優(yōu)選地在至少一個導流筒擋板結(jié)晶器中進行，停留時間為約90分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中碳酸鋰沉淀步驟(vii)順次在兩個結(jié)晶器中進行。
6.根據(jù)的前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在轉(zhuǎn)到過濾步驟之前，將步驟(vii)的沉淀的碳酸鋰增稠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中過濾步驟之后加上再漿化洗滌階段和離心步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中過濾步驟和離心步驟兩者都包括熱洗滌，以減少雜質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中接著，將離心步驟的產(chǎn)物研磨至不足6μ m。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在轉(zhuǎn)到碳酸氫鹽回路之前，增稠步驟(vii)所沉淀的碳酸鋰，所述碳酸氫鹽回路包括用二氧化碳浸煮以產(chǎn)生碳酸氫鹽中間體，接著結(jié)晶，得到純度提高的碳酸鋰產(chǎn)物。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項所述的方法，其中所述硫酸鈉回收過程是由碳酸鋰沉淀步驟(vii)之后的增稠步驟供料的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中所述硫酸鈉回收過程包括生成過飽和溶液,并將該溶液轉(zhuǎn)到結(jié)晶步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中結(jié)晶步驟是在約80°C至90°C的溫度下和約45kPa (a)的壓力下進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中結(jié)晶步驟具有的停留時間為約60分鐘。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法，其中將來自過飽和溶液產(chǎn)生中的溶液蒸發(fā)的水再壓縮，與補充蒸汽混合，并用于無水硫酸鈉結(jié)晶步驟中。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項所述的方法，其中所述結(jié)晶步驟利用真空蒸發(fā)結(jié)晶器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項所述的方法，其中所述結(jié)晶步驟產(chǎn)生結(jié)晶漿液，將其排出以進行離心步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述離心步驟進一步包括用水洗滌，其液體產(chǎn)物再循環(huán)返回浸提步驟(iii)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中離心步驟和洗滌的固體產(chǎn)物被干燥。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中步驟(iv)的雜質(zhì)去除步驟包括依次加入石灰/熟石灰、過氧化氫和氫氧化鈉。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在加入過氧化氫之后，將漿液增稠，然后，將增稠步驟的下溢液過濾并干燥，得到硅酸鋁產(chǎn)物。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在硫酸化步驟(ii)之前，將步驟(i)的鋰輝石冷卻并研磨。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中將β-鋰輝石研磨至小于約300μ m。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中硫酸化步驟(ii)是在約250°C的硫酸化窯爐中進行，停留時間為約45分鐘。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中在進料到浸提步驟(iii)之前，將硫酸化的鋰輝石冷卻。
26.根據(jù)權(quán)利要求10至25中任一項所述的方法，其中所述碳酸氫鹽回路進一步包括在浸煮步驟之前的離心/洗滌步驟和再漿化步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求10至26中任一項的方法，其中所述浸煮步驟是在大氣壓和低于約20 0C至40 0C的溫度下進行的。
28.根據(jù)權(quán)利要求10至27中任一項所述的方法，其中所述結(jié)晶步驟包括向浸煮步驟的碳酸氫鋰產(chǎn)物中加入蒸汽，由此產(chǎn)生二氧化碳和碳酸鋰產(chǎn)物。
29.根據(jù)權(quán)利要求10至28中任一項所述的方法，所述結(jié)晶步驟是在約95°C下進行的。
30.根據(jù)權(quán)利要求10至29中任一項所述的方法，將結(jié)晶步驟的碳酸鋰產(chǎn)物轉(zhuǎn)到增稠步驟，將來自其的上溢流液至少部分地轉(zhuǎn)到再漿化步驟，然后進行浸煮步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，在轉(zhuǎn)到再漿化步驟之前，將上溢流液進行冷卻。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的方法，其中在浸煮步驟之前，將在結(jié)晶步驟之后得到的增稠步驟的碳酸鋰產(chǎn)物轉(zhuǎn)到或再循環(huán)到碳酸氫鹽回路的一點中，以便提高最終碳酸鋰產(chǎn)物的純度。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中在再漿化步驟之前，將再循環(huán)的碳酸鋰加入到離心步驟。
34.一種制造碳酸鋰的方法，所述方法的特征在于如下步驟 (i)鍛燒α-鋰輝石礦或精礦，生成β -鋰輝石； (ii)在高溫下，硫酸化該鋰輝石； (iii)將硫酸化的β_鋰輝石轉(zhuǎn)到浸提步驟，其中將硫酸鋰在水中浸提； (iv)將來自浸提步驟的富浸提溶液轉(zhuǎn)到一系列雜質(zhì)去除步驟，其中沉淀并除去大部分的鐵、氧化鋁、硅酸鹽和鎂； (V)向步驟(iv)的產(chǎn)物中加入碳酸鈉，由此沉淀出鈣； (vi)然后，將步驟(V)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)到離子交換步驟，其中基本上除去殘留的鈣、鎂及其它剩余多價陽離子；(Vii)將步驟(Vi)的純化產(chǎn)物轉(zhuǎn)到碳酸鋰沉淀步驟，其中加入碳酸鈉，得到沉淀的碳酸鋰和硫酸鈉母液；和 (viii)將步驟(Vii)的沉淀的碳酸鋰轉(zhuǎn)到碳酸氫鹽回路，所述碳酸氫鹽回路包括用二氧化碳浸煮以產(chǎn)生碳酸氫鹽中間體，接著結(jié)晶，得到純度提高的碳酸鋰產(chǎn)物。
35.一種用于制備基本上如在上文描述的碳酸鋰的方法，參照圖I或2。
全文摘要
一種制造碳酸鋰的方法(10)，所述方法的特征在于如下步驟(i)鍛燒(20)α-鋰輝石礦或精礦，生成β-鋰輝石；(ii)在高溫下，硫酸化(28)β-鋰輝石；(iii)將硫酸化的β-鋰輝石轉(zhuǎn)到浸提步驟(30)，其中將硫酸鋰浸提在水中；(iv)將來自浸提步驟的富浸提溶液轉(zhuǎn)到一系列雜質(zhì)去除步驟，其中沉淀并除去大部分的鐵、氧化鋁、硅酸鹽和鎂(34、36和38)；(v)向步驟(iv)的產(chǎn)物中加入碳酸鈉(42)，由此沉淀出鈣(40)；(vi)然后，將步驟(v)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)到離子交換步驟(50)，其中基本上除去殘留的鈣、鎂及其它剩余多價陽離子；和(vii)將步驟(vi)的純化產(chǎn)物轉(zhuǎn)到碳酸鋰沉淀步驟(56)，其中加入碳酸鈉(54)，得到沉淀的碳酸鋰和硫酸鈉母液。
文檔編號C22B3/04GK102892708SQ201080065025
公開日2013年1月23日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者伊格內(nèi)修斯·金·生·譚 申請人:銀河資源有限公司