公布日：2023.12.05
申請日：2023.09.05
分類號：C01D15/02(2006.01)I;C01B33/10(2006.01)I
摘要
本申請公開一種氟化鈣污泥利用方法，包括如下步驟：步驟S1、處理氟化鈣污泥：除去氟化鈣污泥中的可溶物，并烘干得到氟化鈣污泥干料；步驟S2、混料：將鋰輝石礦與氟化鈣污泥干料混合并磨料；步驟S3、高溫燒結(jié)：將所述步驟S2得到的鋰輝石礦與氟化鈣污泥混合料進行高溫燒結(jié)過程；步驟S4、浸出：對所述步驟S3高溫燒結(jié)后得到的混合料進行水溶液浸出并過濾，過濾前濕磨粉碎，得到含氫氧化鋰的濾液，及浸出渣；步驟S5、回收氫氧化鋰：對所述步驟S4得到的含有氫氧化鋰的濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶生成一水氫氧化鋰成品；步驟S6、回收浸出渣：烘干并存儲所述步驟S4得到的浸出渣。本申請利用處理后的氟化鈣污泥與鋰輝石礦反應，得到高價值氫氧化鋰產(chǎn)物，提高了氟化鈣污泥的利用價值。
權利要求書
1.一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1、處理氟化鈣污泥：除去氟化鈣污泥中的可溶物，并烘干得到氟化鈣污泥干料；步驟S2、混料：將鋰輝石礦與氟化鈣污泥干料混合并磨料；步驟S3、高溫燒結(jié)：將所述步驟S2得到的鋰輝石礦與氟化鈣污泥混合料進行高溫燒結(jié)過程；步驟S4、浸出：對所述步驟S3高溫燒結(jié)后得到的混合料進行水溶液浸出并過濾，得到含氫氧化鋰的濾液，及浸出渣；步驟S5、回收氫氧化鋰：對所述步驟S4得到的含有氫氧化鋰的濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶生成一水氫氧化鋰成品；步驟S6、回收浸出渣：烘干并存儲所述步驟S4得到的浸出渣。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S1包括如下過程：步驟S11、加水球磨：在氟化鈣污泥加入去離子水并球磨；步驟S12、通入二氧化碳氣體：對所述步驟S11球磨后的混合物中通入二氧化碳氣體并攪拌得到二次混合物。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S1包括如下過程：步驟S13、抽濾：對所述步驟S12得到的所述二次混合物進行抽濾；步驟S14、烘干：對所述步驟S13抽濾后的濾渣進行烘干得到所述氟化鈣污泥干料。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S2混料包括如下步驟：測量所述氟化鈣污泥干料中的氟化鈣、二氧化硅含量。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S3中高溫燒結(jié)過程包括第一段加熱、第二段加熱、第三段加熱，所述第一段加熱溫度范圍在20-500℃，所述第二段加熱溫度范圍在500-800℃，所述第三段加熱溫度范圍在800-1000℃。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述第二段加熱及所述第三段加熱的升溫速度小于所述第一段加熱的升溫速度。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S4浸出過程還包括對所述步驟S3高溫燒結(jié)并冷卻后的混合料中加入去離子水并濕磨預設時間，所述預設時間大于2小時且小于12小時。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述S2混料過程還包括如下步驟：在鋰輝石礦與氟化鈣污泥干料混合料中加入蔗糖鈣溶液，并濕磨。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S6回收浸出渣用于殺蟲劑原料。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種氟化鈣污泥利用方法，其特征在于，所述步驟S6回收浸出渣用于制備氫氟酸。
申請內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本申請公開一種氟化鈣污泥利用方法，包括如下步驟：
步驟S1、處理氟化鈣污泥：除去氟化鈣污泥中的可溶物，并烘干得到氟化鈣污泥干料；
步驟S2、混料：將鋰輝石礦與氟化鈣污泥干料混合并磨料；
步驟S3、高溫燒結(jié)：將所述步驟S2得到的鋰輝石礦與氟化鈣污泥混合料進行高溫燒結(jié)過程；
步驟S4、浸出：對所述步驟S3高溫燒結(jié)后得到的混合料進行水溶液浸出并過濾，過濾前濕磨粉碎，得到含氫氧化鋰的濾液，及浸出渣；
步驟S5、回收氫氧化鋰：對所述步驟S4得到的含有氫氧化鋰的濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶生成一水氫氧化鋰成品；
步驟S6、回收浸出渣：烘干并存儲所述步驟S4得到的浸出渣。
所述步驟S1包括如下過程：
步驟S11、加水球磨：在氟化鈣污泥加入去離子水并球磨；
步驟S12、通入二氧化碳氣體：對所述步驟S11球磨后的混合物中通入二氧化碳氣體并攪拌得到二次混合物，由于氟化鈣污泥中主要含有氟化鈣、碳酸鈣、氧化鈣、二氧化硅，還含有氧化鋁、氧化鉛、氯化物等，其中氧化鈣會在高溫燒結(jié)過程中與鋰輝石中的氧化硅成分結(jié)合，這雖不會影響氟化鈣與二氧化硅的結(jié)合，但這會影響氟化鈣污泥干料與鋰輝石在燒結(jié)前的配比，所以預先通入二氧化碳氣體，有助于氧化鈣完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，從而有助于氟化鈣污泥干料與鋰輝石在燒結(jié)前的配比，從而提高鋰提取率，減少資源浪費；球磨的意義在于，由于氟化鈣污泥在轉(zhuǎn)運至處理車間前經(jīng)歷過長時間的沉降，從而造成大量結(jié)塊，球磨有助于打散氟化鈣污泥中的不溶物，從而利于二氧化碳與氧化鈣的反應，及利于抽濾過程中，可溶的氯化物從氟化鈣污泥中分離。
所述步驟S1包括如下過程：
步驟S13、抽濾：對所述步驟S12得到的所述二次混合物進行抽濾；
步驟S14、烘干：對所述步驟S13抽濾后的濾渣進行烘干得到所述氟化鈣污泥干料。
所述步驟S2混料包括如下步驟：測量所述氟化鈣污泥干料中的氟化鈣、二氧化硅含量，可通過元素分析測出混合物中的氟含量及硅含量，從而分別對應氟化鈣及二氧化硅；根據(jù)所述氟化鈣污泥干料中的氟化鈣、碳酸鈣、二氧化硅含量得到所述氟化鈣污泥干料與所述鋰輝石礦料的配比，由于氟化鈣與氧化硅的反應比例為2:1.最終得到2CaF2·SiO2,而所述氟化鈣污泥干料中含有的二氧化硅會損耗掉一部分氟化鈣，所以氟化鈣污泥干料中的有用氟化鈣含量需減去干料中二氧化硅的消耗。
所述步驟S3中高溫燒結(jié)過程包括第一段加熱、第二段加熱、第三段加熱，所述第一段加熱溫度范圍在20-500℃，所述第二段加熱溫度范圍在500-800℃，所述第三段加熱溫度范圍在800-1000℃。
所述第二段加熱及所述第三段加熱的升溫速度小于所述第一段加熱的升溫速度，所述第一段加熱的目的是為了升溫，并除去鋰輝石粉料及氟化鈣污泥干料中的水分，第二段加熱過程為了氟化鈣與鋰輝石中二氧化硅反應，加速鋰輝石分解；第三段加熱過程為了碳酸鈣分解為氧化鈣和二氧化碳，此過程中的氧化鈣也可與鋰輝石中未分解的二氧化硅結(jié)合，從而提交鋰的提取率，但此過程中生成的氧化鈣的最重要目的是為了浸出反應中生成氫氧化鈣，從而與高溫燒結(jié)過程形成鋁酸鋰反應生成氫氧化鋰。
所述步驟S4浸出過程還包括對所述步驟S3高溫燒結(jié)并冷卻后的混合料中加入去離子水并濕磨預設時間，所述預設時間大于2小時且小于12小時，由于燒結(jié)過程中結(jié)塊，濕磨過程有助于打散混合料中的粉體，同時一定的預設時間有助于氧化鈣生產(chǎn)氫氧化鈣并于鋁酸鋰充分反應得到氫氧化鋰。
所述S2混料過程還包括如下步驟：在鋰輝石礦與氟化鈣污泥干料混合料中加入蔗糖鈣溶液，并濕磨，蔗糖鈣溶液的作用在于一方面更均勻的混合鋰輝石礦粉與氟化鈣污泥干料，另一方面作用在于蔗糖鈣高溫過程中分解產(chǎn)生氧化鈣，有助于燒結(jié)過程，及提高浸出過程中氫氧化鈣的量，從而增加氫氧化鋰的提取率，由于氟化鈣污泥干料中的碳酸鈣含量往往不足以使得高溫燒結(jié)過程中生產(chǎn)的鋁酸鋰在浸出過程中完全生成氫氧化鋰，所以蔗糖鈣的加入進一步補充了氫氧化鈣的來源；另外除了添加蔗糖鈣，也可以添加氧化鈣或碳酸鈣，但由于氧化鈣和碳酸鈣都是粉體，均不利于鋰輝石礦與氟化鈣污泥干料的均勻混合。
所述步驟S6回收浸出渣用于殺蟲劑原料。
所述步驟S6回收浸出渣用于制備氫氟酸，可與硫酸反應得到氫氟酸。
本申請公開的方法具有如下優(yōu)點：
本申請通過處理后的氟化鈣污泥與鋰輝石粉混料后高溫燒結(jié)，之后經(jīng)歷浸出反應得到氫氧化鋰；由于在高溫燒結(jié)過程中，氟化鈣污泥中的主要成分：氟化鈣有助于燒結(jié)反應，碳酸鈣也有助于燒結(jié)反應，二氧化硅量少且不會對燒結(jié)過程產(chǎn)生負面影響，因此經(jīng)處理后的氟化鈣污泥能夠替代生石灰用于鋰輝石高溫燒結(jié)過程；進一步由于氟化鈣在高溫過程中有助于打斷二氧化硅分子中的硅硅健，從而比生石灰中的氧化鈣更容易結(jié)合鋰輝石中的二氧化硅，從而助于高溫中鋰輝石分解，從而提高鋰輝石中鋰資源的提取率，降低高溫燒結(jié)過程中的能耗；同時，高溫燒結(jié)后氟化鈣與二氧化硅生成的氟化硅酸鹽，使得浸出反應后得到的浸出渣中含有大量的氟化硅酸鹽，含有氟化硅酸鹽的浸出渣可回收利用，用作殺蟲劑，或進一步與酸反應制備氫氟酸，從而不僅得到高價值的氫氧化鋰產(chǎn)品，同時提高了氟化鈣污泥的利用效率；
更進一步，燒結(jié)過程前的混料過程中加入蔗糖鈣溶液，由于蔗糖鈣溶液在高溫過程中生產(chǎn)氧化鈣，有助于燒結(jié)過程及浸出過程，更重要在于蔗糖鈣溶液有助于處理后的氟化鈣污泥粉及鋰輝石粉的均勻混合，提高鋰提取率，且有助于減少轉(zhuǎn)運過程中粉料對空氣的污染，降低轉(zhuǎn)運成本。
（發(fā)明人：梁志平;王明華）
