CN112551555A - 一种基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，属于元明粉制备技术领域，包括以下步骤：将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，调浆、浸出，过滤洗涤，加入盐湖矿石，净化、苛化、冷冻结晶、芒硝溶解、蒸发浓缩、离心分离、干燥、气流粉碎后得到元明粉。以盐湖矿石与锂聚合物两者混合能生产出高品质的元明粉，本制备方法运用了连续冷冻结晶技术分离出硫酸钠，保证晶核稳定成长以及生产的连续性，能生产出高品质的产品，同时缩短了生产周期，节约了成本。
Description
技术领域
本发明属于元明粉制备技术领域，具体涉及一种基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法。
背景技术
元明粉一般指硫酸钠,也叫芒硝。硫酸钠，无机化合物，十水合硫酸钠又名芒硝，高纯度、颗粒细的无水物称为元明粉。元明粉主要用于制造水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品、饲料等。目前生产元明粉的主要方法有滩田法、机械冷冻法、盐湖综合利用法等。
滩田法是利用自然界不同季节温度变化使原料液中的水分蒸发，将粗芒硝结晶出来。夏季将含有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、氯化镁等成分的咸水灌入滩田，经日晒蒸发，冬季析出粗芒硝。此法是从天然资源中提出芒硝的主要方法，工艺简单，能耗低，但作业条件差，产品中易混入泥砂等杂质。
机械冷冻法是利用机械设备将原料液加热蒸发后冷冻至-5～-10℃时析出芒硝。与滩田法比较，此法不受季节和自然条件的影响。产品质量好，但能耗高。
而盐湖综合利用法主要是用于含有多种组分的硫酸盐-碳酸盐型咸水。在提取各种有用组分的同时，将粗芒硝分离出来。例如加工含碳酸钠、硫酸钠、氯化钠、硼化物及钾、溴、锂的盐湖水，可先碳化盐湖卤水，使碳酸钠转化成碳酸氢钠结晶出来；冷却母液至5～15℃，使硼砂结晶出来；分离硼砂后的二次母液冷冻至0～5℃，析出芒硝。
所以如何制备兼具杂质少、高品质、低成本的元明粉是本领域需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，以解决现有制备方法难以产出兼具杂质少、高品质和低成本的元明粉的问题。
为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，包括以下步骤：
S1.将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，待加酸反应的产物冷却到≤90℃之后用水调成浆液，浆液固含量为10％～70％；其中，煅烧温度950～1200℃，煅烧后在焙烧冷却窑进行水冷；加酸反应后经过酸化冷却窑冷却；
S2.在步骤S1中所得的浆液中加入碳酸钙浆液搅拌浸出，在浸出槽中的温度≤60℃，pH值调节至5.5～6，浸出20分钟后加入氧化钙将pH值调至8～9，之后使用压滤机过滤，在过滤清液中加入盐湖矿石，混合后的液体使用氧化钙或者氢氧化锂溶液进行净化，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙；
S3.将步骤S2净化后所得的混合液体再次过滤，得到净化液和净化滤渣，净化滤渣加水调成固含量为10％～70％的浆液后返回步骤S1，使用浓度为10％～50％的碱性溶液进行苛化；
S4.将步骤S3中苛化后的溶液过滤，得到苛化液和苛化滤渣，苛化液经过精密过滤器进行过滤，除去部分钙离子；
S5.将步骤S4中经过精密过滤器过滤并除去部分钙离子后的苛化液泵入冷冻***，利用冰机的强制冷冻作用对苛化液进行降温，冷冻温度为-5～-20℃；低温下，硫酸钠以十水硫酸钠的形式结晶析出，通过离心分离作用，溶液中分离出的十水硫酸钠进入融晶罐进行溶解；
S6.十水硫酸钠通过蒸发浓缩提纯，加热取出结晶水得到无水硫酸钠，加热温度在200℃～800℃，将浓缩后的无水硫酸钠浆液通过离心分离，无水硫酸钠湿品通过闪蒸干燥机干燥得到元明粉，干燥温度在50℃～150℃，离心出来的母液返回融晶罐或返回净化槽；
S7.将步骤S6中闪蒸干燥机干燥后得到的元明粉经两级旋风分离器进行气固分离，固相无水硫酸钠经自动包装机包装后入库。
作为进一步可选方案，步骤S1中，细磨的粒度要求为200目，加酸反应，加入浓度98％的硫酸，酸料比＝2～5：1，加酸反应后冷却至60℃以下。
作为进一步可选方案，步骤S1中，煅烧通过回转窑进行，回转窑的窑尾罩、布袋除尘器以及多管陶瓷除尘器收集到的粉尘汇集到料仓，再由仓泵输送回到锂精矿库的料仓，再经过加湿器回到板式喂料机，经斗提机、皮带输送回到回转窑。
作为进一步可选方案，步骤S2中，碱性溶液若使用的是氢氧化锂溶液时，氢氧化锂溶液的浓度为10％～50％；若使用的是氧化钙时，氧化钙为质量分数大于75％的粉末或固含量为10％～55％的氧化钙浆液。
作为进一步可选方案，步骤S3中，苛化后的溶液pH为11～14，温度为常温。
作为进一步可选方案，步骤S4中，苛化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后之后返回步骤S2净化工序。
作为进一步可选方案，步骤S5离心分离时溶液中分离出的冷冻清液转入冷冻后液缓冲桶，再经过精密过滤器过滤，进入粗品进料缓冲桶。
作为进一步可选方案，步骤S6中，闪蒸干燥机所需要的热风由配套的热风炉提供，热风炉燃料为天然气，使用量为600m3/h。
作为进一步可选方案，步骤S7中，气固分离所得的固相无水硫酸钠的含水率为5％。
本发明的有益效果是：本制备方法是以盐湖矿石与锂聚合物为原料生产元明粉，盐湖矿石Li2SO4·H2O含量达到80.1～92.1％，平均含量为85.1％，锂聚合物品位达到8.5％～12％(Li2O)，Al含量25.05％，Mg含量1.23％，Si含量0.84％，Mn含量0.69％，品位高且杂质含量少，两者混合能生产出高品质的元明粉，本制备方法运用了连续冷冻结晶技术分离出硫酸钠，保证晶核稳定成长以及生产的连续性，能生产出高品质的产品，同时缩短了生产周期，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
图1示出了本发明提供的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，包括以下步骤：
S1.将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，待加酸反应的产物冷却到≤90℃之后用水调成浆液，浆液固含量为10％～70％；其中，煅烧温度950～1200℃，煅烧后在焙烧冷却窑进行水冷；加酸反应后经过酸化冷却窑冷却；
S2.在步骤S1中所得的浆液中加入碳酸钙浆液搅拌浸出，在浸出槽中的温度≤60℃，pH值调节至5.5～6，浸出20分钟后加入氧化钙将pH值调至8～9，之后使用压滤机过滤，在过滤清液中加入盐湖矿石，混合后的液体使用氧化钙或者氢氧化锂溶液进行净化，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙；
S3.将步骤S2净化后所得的混合液体再次过滤，得到净化液和净化滤渣，净化滤渣加水调成固含量为10％～70％的浆液后返回步骤S1，使用浓度为10％～50％的碱性溶液进行苛化；
S4.将步骤S3中苛化后的溶液过滤，得到苛化液和苛化滤渣，苛化液经过精密过滤器进行过滤，除去部分钙离子；
S5.将步骤S4中经过精密过滤器过滤并除去部分钙离子后的苛化液泵入冷冻***，利用冰机的强制冷冻作用对苛化液进行降温，冷冻温度为-5～-20℃；低温下，硫酸钠以十水硫酸钠的形式结晶析出，通过离心分离作用，溶液中分离出的十水硫酸钠进入融晶罐进行溶解；
S6.十水硫酸钠通过蒸发浓缩提纯，加热取出结晶水得到无水硫酸钠，加热温度在200℃～800℃，将浓缩后的无水硫酸钠浆液通过离心分离，无水硫酸钠湿品通过闪蒸干燥机干燥得到元明粉，干燥温度在50℃～150℃，离心出来的母液返回融晶罐或返回净化槽；
S7.将步骤S6中闪蒸干燥机干燥后得到的元明粉经两级旋风分离器进行气固分离，固相无水硫酸钠经自动包装机包装后入库。
步骤S1中，细磨的粒度要求为200目，加酸反应，加入浓度98％的硫酸，酸料比＝2～5：1，加酸反应后冷却至60℃以下。
步骤S1中，煅烧通过回转窑进行，回转窑的窑尾罩、布袋除尘器以及多管陶瓷除尘器收集到的粉尘汇集到料仓，再由仓泵输送回到锂精矿库的料仓，再经过加湿器回到板式喂料机，经斗提机、皮带输送回到回转窑。
步骤S2中，碱性溶液若使用的是氢氧化锂溶液时，氢氧化锂溶液的浓度为10％～50％；若使用的是氧化钙时，氧化钙为质量分数大于75％的粉末或固含量为10％～55％的氧化钙浆液。
碳酸钙浆液用碳酸钙和水调成浆液，固含量10％～55％。压滤机过滤后，可采用自来水或者工艺水对滤饼进行漂洗，用压缩空气对滤饼进行吹扫，使滤饼含水量≤20％，漂洗水重新返回用于步骤S1调浆。
步骤S3中，苛化后的溶液pH为11～14，温度为常温。碱性溶液可以是氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者二者的混合溶液。
步骤S4中，苛化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后之后返回步骤S2净化工序。
步骤S5离心分离时溶液中分离出的冷冻清液转入冷冻后液缓冲桶，再经过精密过滤器过滤，进入粗品进料缓冲桶。
步骤S6中，闪蒸干燥机所需要的热风由配套的热风炉提供，热风炉燃料为天然气，使用量为600m3/h。步骤S7中，气固分离所得的固相无水硫酸钠的含水率为5％。
步骤S1中，将锂聚合物依次经过回转窑高温煅烧、焙烧冷却窑冷却、球磨机细磨、在酸化窑中进行加酸反应、再经过酸化冷却窑冷却。步骤S2中将碳酸钙用螺旋输送机输送到搅拌槽中，用水调成浆液，再与步骤S1中浆液混合搅拌浸出，固含量10％～55％，在浸出槽中的温度≤60℃，pH≥5，之后用泵将浸出液输送到压滤机进行过滤，并采用自来水或者工艺水对滤饼进行漂洗，用压缩空气对滤饼进行吹扫，使滤饼含水量≤20％，漂洗水重新返回用于步骤S1调浆，过滤后的滤液到达浸出滤液缓冲桶，过滤清液中加入盐湖矿石，混合后的液体使用氧化钙或氢氧化锂溶液在净化槽中进行净化，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将锂聚合物依次经过煅烧、冷却、细磨、加酸反应、冷却，待加酸反应的产物冷却到≤90℃之后用水调成浆液，浆液固含量为10％～70％；其中，煅烧温度950～1200℃，煅烧后在焙烧冷却窑进行水冷；加酸反应后经过酸化冷却窑冷却；
S2.在步骤S1中所得的浆液中加入碳酸钙浆液搅拌浸出，在浸出槽中的温度≤60℃，pH值调节至5.5～6，浸出20分钟后加入氧化钙将pH值调至8～9，之后使用压滤机过滤，在过滤清液中加入盐湖矿石，混合后的液体使用氧化钙或者氢氧化锂溶液进行净化，调节pH值至9～12，并除去过滤清液中的杂质铁、锰、铝和钙；
S3.将步骤S2净化后所得的混合液体再次过滤，得到净化液和净化滤渣，净化滤渣加水调成固含量为10％～70％的浆液后返回步骤S1，使用浓度为10％～50％的碱性溶液进行苛化；
S4.将步骤S3中苛化后的溶液过滤，得到苛化液和苛化滤渣，苛化液经过精密过滤器进行过滤，除去部分钙离子；
S5.将步骤S4中经过精密过滤器过滤并除去部分钙离子后的苛化液泵入冷冻***，利用冰机的强制冷冻作用对苛化液进行降温，冷冻温度为-5～-20℃；低温下，硫酸钠以十水硫酸钠的形式结晶析出，通过离心分离作用，溶液中分离出的十水硫酸钠进入融晶罐进行溶解；
S6.十水硫酸钠通过蒸发浓缩提纯，加热取出结晶水得到无水硫酸钠，加热温度在200℃～800℃，将浓缩后的无水硫酸钠浆液通过离心分离，无水硫酸钠湿品通过闪蒸干燥机干燥得到元明粉，干燥温度在50℃～150℃，离心出来的母液返回融晶罐或返回净化槽；
S7.将步骤S6中闪蒸干燥机干燥后得到的元明粉经两级旋风分离器进行气固分离，固相无水硫酸钠经自动包装机包装后入库。
2.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S1中，细磨的粒度要求为200目，加酸反应，加入浓度98％的硫酸，酸料比＝2～5：1，加酸反应后冷却至60℃以下。
3.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S1中，煅烧通过回转窑进行，回转窑的窑尾罩、布袋除尘器以及多管陶瓷除尘器收集到的粉尘汇集到料仓，再由仓泵输送回到锂精矿库的料仓，再经过加湿器回到板式喂料机，经斗提机、皮带输送回到回转窑。
4.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S2中，碱性溶液若使用的是氢氧化锂溶液时，氢氧化锂溶液的浓度为10％～50％；若使用的是氧化钙时，氧化钙为质量分数大于75％的粉末或固含量为10％～55％的氧化钙浆液。
5.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S3中，苛化后的溶液pH为11～14，温度为常温。
6.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S4中，苛化滤渣加水调成固含量10％～70％的浆液后之后返回步骤S2净化工序。
7.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S5离心分离时溶液中分离出的冷冻清液转入冷冻后液缓冲桶，再经过精密过滤器过滤，进入粗品进料缓冲桶。
8.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S6中，闪蒸干燥机所需要的热风由配套的热风炉提供，热风炉燃料为天然气，使用量为600m3/h。
9.根据权利要求1所述的基于盐湖矿石与锂聚合物的元明粉制备方法，其特征在于，步骤S7中，气固分离所得的固相无水硫酸钠的含水率为5％。
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