[發明專利]鋰的萃取方法

在審

• 申請號: 201880028781.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN111032573A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: B·海恩斯;J·曼
• 申請（專利權）人: 悉尼大學
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C22B26/12;C22B3/00;C22B1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

根據本發明，提供了一種從一種或多種含鋰礦石如鋰輝石中萃取鋰的方法，該方法包括以下步驟：將所述礦石研磨成預定的平均粒度；可選地煅燒碾磨的礦石；進一步可選地進行二次研磨步驟；以預定的固體濃度提供一種或多種含鋰礦石的含水懸浮液；將所述一種或多種含鋰礦石置于在預定時間內經受由預定的CO₂分壓、預定的萃取溫度限定的含水萃取介質中；以及從中獲得技術級碳酸鋰/碳酸氫鋰。隨后可以任選濃縮和/或沉淀/純化步驟。

技術領域

本發明涉及從礦石成分中萃取金屬離子的方法。特別地，本發明描述了在相對溫和的反應條件(例如，pH范圍為約-1至約6)下使用含水萃取介質從含鋰礦石如鋰輝石中萃取鋰離子的方法。在這樣的條件下，發現萃取物包含基于質量約60％的鋰。

盡管下面將參考其優選實施方案描述本發明，但是本領域技術人員將理解，本發明的精神和范圍可以以許多其他形式實施。

背景技術

在整個說明書中對現有技術的任何討論決不應被認為是承認這種現有技術是廣泛已知的或者構成本領域公知常識的一部分。

在工業水平上，鋰由于具有多種用途而越來越受歡迎：僅舉幾例，陶瓷、玻璃、電池、電子產品、潤滑脂、冶金、煙火、空氣凈化、光學、高分子化學、軍事應用和醫藥。鋰的主要用途之一是電池—并且需求將隨著(在其他新興技術中)全電動汽車在未來幾年內上路而繼續增長。鋰由于其高電極電位(所有金屬中最高)而特別適用于電池；它是某些電池中電解質和陽極的重要組成部分。由于其原子質量低，因此具有高的荷質比和重量功率比。鋰電池由于其相對高的電荷密度(長壽命)而優于其他電池，但是目前每單元的成本相對較高。根據所使用的設計和化學化合物，鋰電池可以產生1.5V(相當于鋅-碳或堿性電池)至約3.7V的電壓。

然而，不僅僅是電池市場正在推動對鋰的不斷增長的需求；上面列出的許多其他行業同樣充滿活力。總之，鋰的電化學性質在小的相對輕質的包裝中在長的使用壽命期間產生非常高的能量和功率密度。

圖表1：電池行業碳酸鋰的分級

根據上面圖表1中提到的分級系統，“工業級”碳酸鋰以摩爾計包含<99％Li₂CO₃；“技術級”包含99％Li₂CO₃；“電池級”包含99.5％Li₂CO₃，約占全球電池市場的75％，售價約為6500美元/噸碳酸鋰；“EV級”包含99.9％Li₂CO₃，成本約8500美元/噸碳酸鋰，占全球電池市場的15％；最后，“EV+級”碳酸鋰的純度為99.99％，售價約為15,000美元/噸碳酸鋰，占市場剩余的10％。

隨著全球對鋰的需求不斷增加，采礦業如何滿足這種需求將面臨挑戰；自1980年以來，全球鋰產量增加了約六倍(目前約為每年150,000噸碳酸鋰，對照2008年美國地質調查局的1300萬噸儲量)——并且每年以約10％的速度增長。然而，鋰不是一種易于萃取的元素。與所有堿金屬一樣，鋰金屬具有高活性和易燃性。例如，通過將小的鋰屑暴露在空氣中來制造鋰火是一種很好的高中科學示范。由于其高反應性，鋰在自然界中不會自由存在。而是，它只出現在通常是離子的化合物中。鋰存在于許多偉晶巖礦物中(在萃取之前需要硬巖開采和熱活化)，并且由于其作為離子的溶解性，也存在于海水中并且可以從鹽水和粘土中獲得。實際上，商用鋰是從巖石和鹽水中獲得的。通常認為富鋰的陸地鹽水開采成本較低，因此比鋰礦物更具商業可行性。然而，幾乎所有主要的鹽水湖都位于偏遠地區(例如，在與阿根廷、智利和玻利維亞接壤的安第斯山脈地區)，并且它們之間存在著獨特的技術和后勤挑戰；因此，鹽水行業并非沒有其局限性。