本發(fā)明屬于粉煤灰的精細(xì)化利用，涉及一種從粉煤灰中浸出鋰的方法。

背景技術(shù)：

鋰是重要的化工原料，作為一種新興產(chǎn)品在能源領(lǐng)域發(fā)揮獨特作用，廣泛的應(yīng)用在建筑材料、核工業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)和化工行業(yè)。粉煤灰是電廠排放的廢棄物，排放量非常大，并且粉煤灰中含有很多有價值的元素，比如鋰、鋁和硅。與其他國家相比中國的粉煤灰大都作為輔助材料利用，精細(xì)化價值無法體現(xiàn)。因此，實現(xiàn)粉煤灰精細(xì)化價值最有效的途徑就是從粉煤灰中提取這些有價值的元素。

近期，煤中伴生鋰礦成為各類學(xué)者研究的熱點，從燃煤產(chǎn)物粉煤灰中提取鋰也獲得大家空前的關(guān)注。如，研究者通過研究發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)格爾煤田和平朔礦區(qū)煤中鋰的伴生礦物超常富集；另外，對其燃燒后的產(chǎn)物粉煤灰進(jìn)行了鋰含量的測定，達(dá)到了伴生礦產(chǎn)綜合回收利用工業(yè)品位。因此，從粉煤灰中提取鋰將擁有其廣闊的發(fā)展前景，不僅可以緩解鋁和鋰資源的供應(yīng)不足，還可以節(jié)約開礦成本，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)約經(jīng)濟，又可以減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，從而也提高了粉煤灰的工業(yè)應(yīng)用價值。目前，從粉煤灰中提取鋰的技術(shù)還很不成熟，本發(fā)明旨在提高鋰浸出率的同時達(dá)到節(jié)約成本降低能耗的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對粉煤灰的精細(xì)化利用，提供一種從粉煤灰中浸出鋰的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種從粉煤灰中浸出鋰的方法，該方法包含以下步驟：

步驟1，燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比1:0:1～1:0.8:1，于剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1000～1200℃下焙燒60～100min，降至室溫，用球磨機研磨至200目；

步驟2，浸出工藝：將研磨好的熟料和濃度為3～8％的碳酸鈉溶液按固液比1:15～1:25混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為100～150℃，時間為20～60min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

優(yōu)選地，在步驟1中，稱取粉煤灰、碳酸鈉與碳酸鈣質(zhì)量比1:0.8:1于坩堝混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

優(yōu)選地，在步驟2中，碳酸鈉溶液的濃度為8％，固液比為1:20，高壓蒸煮溫度為150℃，時間為40min。

優(yōu)選地，步驟1所述的物料配比中粉煤灰與碳酸鈣的質(zhì)量比始終為1:1。

優(yōu)選地，步驟1所述的粉煤灰在焙燒之前過40目篩子。

本發(fā)明提供的從粉煤灰中浸出鋰的方法具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明首次提出堿法燒結(jié)-稀堿溶出從粉煤灰中浸出鋰的方法，從粉煤灰中提取鋰具有較為廣闊的研究前景，不僅為開發(fā)鋰資源及應(yīng)用戰(zhàn)略研究打下了基礎(chǔ)，同時提高了粉煤灰的精細(xì)化利用價值，避免了粉煤灰對環(huán)境造成的污染，變廢為寶，充分體現(xiàn)了粉煤灰的工業(yè)化應(yīng)用價值。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例針對粉煤灰的精細(xì)化利用，提供一種從粉煤灰中浸出鋰的方法。為了達(dá)到對粉煤灰的精細(xì)化利用這一目的，本發(fā)明實施例提供了一種從粉煤灰中浸出鋰的方法，該工藝以脫硅粉煤灰為原料，與碳酸鈉充分混合，高溫?zé)Y(jié)，然后用碳酸鈉溶液溶出。該方法包含以下步驟：

步驟1，燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比1:0:1～1:0.8:1，于剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1000～1200℃下焙燒60～100min，降至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料；此工藝中碳酸鈣主要是和脫硅粉煤灰中未被脫除的硅反應(yīng)，避免硅一起進(jìn)入溶液中，根據(jù)粉煤灰中硅的含量確定碳酸鈣的用量。粉煤灰是煤粉在鍋爐中經(jīng)燃燒、熔融、迅速冷卻后產(chǎn)生的廢棄物，因此，其絕大部分呈玻璃態(tài)，其中鋰為非活性體。粉煤灰與助熔劑碳酸鈉高溫焙燒主要是為了活化粉煤灰，使其中的鋰更容易進(jìn)入到溶液中。

步驟2，浸出工藝：將研磨好的熟料和濃度為3～8％的碳酸鈉溶液按固液比1:15～1:25混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為100～150℃，時間為20～60min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

定量分析：將步驟2中得到的浸出液用火焰原子吸收測定鋰的含量，最后計算鋰的浸出率。

作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)選方案，在步驟1中，稱取粉煤灰、碳酸鈉與碳酸鈣質(zhì)量比1:0.8:1于坩堝混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)選方案，在步驟2中，碳酸鈉溶液的濃度為8％，固液比為1”20，高壓蒸煮溫度為150℃，時間為40min。

作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)選方案，步驟1所述的物料配比中粉煤灰與碳酸鈣的質(zhì)量比始終為1:1。

作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)選方案，步驟1所述的粉煤灰在焙燒之前過40目篩子。

上述的從粉煤灰中浸出鋰的方法，其中步驟1的燒結(jié)過程中，堿法燒結(jié)的原理是由堿和粉煤灰組成的爐料經(jīng)過燒結(jié)，使?fàn)t料中的氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹艿匿X酸鈉，非活性的鋰轉(zhuǎn)變成活性鋰，氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)橐姿獾蔫F酸鹽。

主要發(fā)生的反應(yīng)如下：

li2oal2o3·4sio2+8cao＝li2o·al2o3+4[2cao·sio2]

al2o3+na2co3＝na2o·al2o3+co2

fe2o3+na2co3＝na2o·fe2o3+co2

上述的從粉煤灰中浸出鋰的方法，其中步驟2中在進(jìn)行堿性浸出時沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，可以認(rèn)為其浸出過程是一個簡單溶解擴散過程。浸出時水的加入使得鋰鹽迅速溶解，并在液固相表面形成飽和層。發(fā)生的離子交換反應(yīng)如下：

li2o·al2o3·4sio2+nh2o+na2co3＝na2o·al2o3·4sio2·nh2o+li2co3

上述的從粉煤灰中浸出鋰的方法，其中步驟1所述的粉煤灰來自山西平朔礦區(qū)的脫硅粉煤灰。

上述的從粉煤灰中浸出鋰的方法，其中鋰的浸出率高達(dá)61.52％。

本發(fā)明首次提出堿法燒結(jié)-稀堿溶出從粉煤灰中浸出鋰的方法，從粉煤灰中提取鋰具有較為廣闊的研究前景，不僅為開發(fā)鋰資源及應(yīng)用戰(zhàn)略研究打下了基礎(chǔ)，同時提高了粉煤灰的精細(xì)化利用價值，避免了粉煤灰對環(huán)境造成的污染，變廢為寶，充分體現(xiàn)了粉煤灰的工業(yè)化應(yīng)用價值。

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地說明。

實施例1

燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:0:1，于1l剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

浸出工藝：將100g研磨好的熟料和濃度為5％的碳酸鈉溶液2.0l混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為150℃，時間為60min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

原子吸收光譜儀測定浸出液中鋰離子的濃度，根據(jù)浸出液的體積計算出總的鋰的質(zhì)量，最后得出浸出液中鋰的質(zhì)量占粉煤灰中鋰的總含量的27.22％。

實施例2

燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:0.4:1，于1l剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1100℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

浸出工藝：將80g研磨好的熟料和濃度為5％的碳酸鈉溶液2.0l混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為150℃，時間為60min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

原子吸收光譜儀測定浸出液中鋰離子的濃度，根據(jù)浸出液的體積計算出總的鋰的質(zhì)量，最后得出浸出液中鋰的質(zhì)量占粉煤灰中鋰的總含量的47.11％。

實施例3

燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:0.8:1，于1l剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

浸出工藝：將120g研磨好的熟料和濃度為5％的碳酸鈉溶液2.0l混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為150℃，時間為60min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

原子吸收光譜儀測定浸出液中鋰離子的濃度，根據(jù)浸出液的體積計算出總的鋰的質(zhì)量，最后得出浸出液中鋰的質(zhì)量占粉煤灰中鋰的總含量的58.49％。

實施例4

燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:0.8:1，于1l剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

浸出工藝：將100g研磨好的熟料和濃度為3％的碳酸鈉溶液2.5l混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為150℃，時間為60min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

原子吸收光譜儀測定浸出液中鋰離子的濃度，根據(jù)浸出液的體積計算出總的鋰的質(zhì)量，最后得出浸出液中鋰的質(zhì)量占粉煤灰中鋰的總含量的48.27％。

實施例5

燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:0.8:1，于1l剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

浸出工藝：將110g研磨好的熟料和濃度為5％的碳酸鈉溶液2.0l混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為150℃，時間為20min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

原子吸收光譜儀測定浸出液中鋰離子的濃度，根據(jù)浸出液的體積計算出總的鋰的質(zhì)量，最后得出浸出液中鋰的質(zhì)量占粉煤灰中鋰的總含量的52.47％。

實施例6

燒結(jié)工藝：稱取粉煤灰、碳酸鈉和碳酸鈣質(zhì)量比為1:0.8:1，于1l剛玉坩堝中混合均勻，放在馬弗爐中1200℃下焙燒80min，冷卻至室溫，用球磨機研磨至200目，得到燒結(jié)后的熟料。

浸出工藝：將100g研磨好的熟料和濃度為8％的碳酸鈉溶液2.0l混合均勻后轉(zhuǎn)移到膠體磨中，機械研磨30min后轉(zhuǎn)移到高壓釜中，高壓蒸煮的溫度為150℃，時間為40min，完畢后將高壓釜中的混合液體冷卻，并抽濾，得到鋰浸出液。

原子吸收光譜儀測定浸出液中鋰離子的濃度，根據(jù)浸出液的體積計算出總的鋰的質(zhì)量，最后得出浸出液中鋰的質(zhì)量占粉煤灰中鋰的總含量的61.52％。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。