1.本發(fā)明屬于電化學(xué)鋰提取領(lǐng)域，具體涉及一種從黏土型鋰礦中提取鋰的方法。

背景技術(shù)：

2.鋰作為一種重要的能源戰(zhàn)略金屬，在儲(chǔ)能/動(dòng)力電池、核能利用、金屬材料等領(lǐng)域發(fā)揮著顯著的作用。在市場(chǎng)需求和科技發(fā)展等多因素的推動(dòng)下，全球范圍內(nèi)都掀起了對(duì)鋰礦資源地質(zhì)勘查和開發(fā)利用的研究熱潮。

3.固體鋰礦主要有偉晶巖型和黏土型兩種類型。其中偉晶巖型的鋰輝石、鋰云母的工業(yè)開發(fā)已經(jīng)日益成熟，其主要工藝是先在800～1200℃的高溫下對(duì)礦物進(jìn)行焙燒，使之活化轉(zhuǎn)型，再采用硫酸浸出鋰用于鋰鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)。

4.黏土型鋰礦中鋰的一般賦存于蒙脫石、皂石、綠泥石等黏土型礦物中。比如碳酸鹽型黏土型鋰礦，鋰主要賦存于黏土礦物蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)的層間域中。由于鋰離子處于礦物晶體內(nèi)部，而非吸附于礦物顆粒的表面，采用淋洗/浸泡的方式難以實(shí)現(xiàn)直接鋰的提取。例如，采用硫酸浸出這類黏土型鋰礦時(shí)，鋰的浸出率僅為2％左右。

5.現(xiàn)有技術(shù)中，為使該黏土礦能夠有效浸出，需要對(duì)其進(jìn)行高溫焙燒活化處理，后下利用硫酸等助劑實(shí)現(xiàn)鋰的浸出。如：中國(guó)專利cn 110358934 b公開了一種從黏土型鋰礦中提取鋰的方法。該方法需要將黏土礦在450

?

800℃進(jìn)行焙燒活化，然后利用三氯化鐵溶液進(jìn)行浸出；中國(guó)專利201410098348.9公開的從低品位含鋰粘土礦提鋰的方法，則是通過添加硫酸鈣、氟化鈣、硫酸鈉作為助劑，在800℃下對(duì)黏土礦進(jìn)行改性焙燒，再采用50％的硫酸進(jìn)行浸出提鋰；中國(guó)專利202010684178.8所公開的技術(shù)將含鋰黏土、碳酸鈣、硫酸鈉、硫酸鉀混合造粒后，在900～1100℃下高溫煅燒后，再進(jìn)行鋰的提取。

6.采用濃硫酸高溫高壓或者濃硫酸熟化，由于礦物的晶體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了完全破壞，鋁、鎂、鉀等雜質(zhì)也大量被浸出，給后續(xù)鋰的分離和凈化帶來了挑戰(zhàn)。此外，濃硫酸的使用給設(shè)備安全帶來了嚴(yán)重挑戰(zhàn)

7.除高溫焙燒法外，還可以采用濃硫酸在高溫高壓(180～250℃)條件下使黏土型鋰礦進(jìn)行全巖分解浸出。

8.由于黏土型鋰礦的品位低，難以選礦富集。因此，無論是采用焙燒工藝還是濃硫酸高溫浸出工藝，都存在處理量和試劑用量大、能耗高、成本高、渣量大、污染高等問題。

9.分析上述方法的弊端，其核心原因在于，不同于稀土礦中金屬元素存在于晶體表面，在黏土型鋰礦中，鋰主要賦存于蒙脫石等黏土礦物晶體結(jié)構(gòu)中。這樣的離子賦存狀態(tài)導(dǎo)致常規(guī)的常溫常壓下的酸浸取方式難以將鋰元素浸出。因此需要高溫焙燒活化或者高溫高壓條件。

10.基于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員普遍追求就是希望有一種無須高溫焙燒即可直接提取鋰的方法。在發(fā)明人的進(jìn)一步研究中，含鋰黏土礦物大都具有離子導(dǎo)電性。如含鋰蒙脫石的離子導(dǎo)電性幾乎可與液體電解質(zhì)相比擬?；诖?，發(fā)明人提出了一種利用電場(chǎng)的作用，無須先期處理而直接從黏土型鋰礦中提取鋰的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

11.本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有黏土型鋰礦的綠色高效提取難題，旨在提供一種電化學(xué)強(qiáng)制鋰離子從黏土型鋰礦中直接提取鋰的方法。避免了傳統(tǒng)鋰礦提鋰工藝渣量大、成本高、污染大等問題。

12.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

13.本發(fā)明提供一種從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，包括如下步驟：

14.步驟1，在黏土型鋰礦兩側(cè)設(shè)立陽極區(qū)和陰極區(qū)，向所述陽極區(qū)插入陽極，向所述陰極區(qū)插入陰極；向所述陽極附近加入插層劑，所述插層劑為能夠提供陽離子的試劑，在提取過程中，所述插層劑中陽離子進(jìn)入所述黏土型鋰礦中，用于替代鋰離子；

15.步驟2，在所述陽極和所述陰極施加電壓，利用所形成的外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)黏土型鋰礦的層間域中的鋰離子沿電場(chǎng)方向遷移而逐步脫離礦物顆粒、進(jìn)入并富集于陰極區(qū)。

16.進(jìn)一步地，所述陰極區(qū)還設(shè)置有收集劑，所述收集劑具有導(dǎo)電性，鋰離子富集于所述收集劑中。

17.進(jìn)一步地，所述插層劑及所述收集劑為溶液、凝膠、固體中一種或幾種形式的組合。

18.進(jìn)一步地，所述陽極區(qū)的數(shù)量為一個(gè)或者多個(gè)，所述陰極區(qū)的數(shù)量為一個(gè)或者多個(gè)。陽極區(qū)和陰極區(qū)在平面上以相互交錯(cuò)方式排列，或者可將陽極區(qū)和陽極區(qū)在不同水平面上進(jìn)行設(shè)置。

19.優(yōu)選的，所述黏土型鋰礦中有：含鋰蒙脫石、鋰皂石、含鋰蛭石、含鋰云母、含鋰綠泥石中的一種或多種。原因在于這些黏土礦都是具有層狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，而鋰離子主要賦存于礦物結(jié)構(gòu)的層間域中。這類黏土礦物具有離子導(dǎo)電性(如蒙脫石的離子電導(dǎo)性極好，已可與液體電解質(zhì)相比擬，被研究用作固態(tài)電解質(zhì)和快離子導(dǎo)體材料)，其本質(zhì)是電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下礦物結(jié)構(gòu)層間域中陽離子可快速遷移。

20.優(yōu)選的，所述插層劑所提供的陽離子為吸附性能優(yōu)于鋰離子的可溶性陽離子。研究表明，蒙脫石層間域?qū)﹃栯x子吸附性能從小到大依次為：li

+

<na

+

<k

+

<nh

4+

<mg

2+

<ca

2+

<sr

2+

<ba

2+

<al

3+

<fe

3+

。其中na

+

、k

+

、mg

2+

和ca

2+

性質(zhì)穩(wěn)定，無毒無害。

21.更優(yōu)選的，所述插層劑所提供的陽離子為na

+

、k

+

、mg

2+

、ca

2+

、nh

4+

。上述離子性質(zhì)穩(wěn)定、無毒無害。利用含有k

+

、mg

2+

、ca

2+

、nh

4+

的插層劑還可以起到改善土壤的效果。

22.更優(yōu)選的，所述插層劑中的陽離子供體為可溶性堿金屬化合物或/和堿土金屬化合物的水溶液或其凝膠。其中堿金屬化合物為nacl、kcl、nano3、kno3、na2so4、k2so4、na2co3、k2co3、nahco3、khco3、naoh、koh中的任意一種或幾種；堿土金屬化合物為mgcl2、cacl2、mg(no3)2、ca(no3)2、mgso4、mg(hco3)2、ca(hco3)2中的任意一種或幾種。

23.在電解過程中，不溶性陽極表面會(huì)不斷產(chǎn)生h

+

，為避免插層劑轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)酸性，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述插層劑的陽離子供體配對(duì)的陰離子為可溶性的oh

?

、co

32

?

、hco3?

；或者向插層劑中額外加入ph調(diào)節(jié)劑，所述ph調(diào)節(jié)劑為可溶性強(qiáng)酸弱堿鹽、可溶性堿或者可溶于酸的強(qiáng)酸弱堿鹽、堿。

24.優(yōu)選的，所述ph調(diào)節(jié)劑采用難溶性碳酸鹽或者堿。更優(yōu)選的所述ph劑采用mgco3、caco3、mg(oh)2、ca(oh)2中一種或幾種的任意比例混合物。ph調(diào)節(jié)劑與h

+

反應(yīng)，同時(shí)溶解產(chǎn)生的mg

2+

和ca

2+

在電場(chǎng)作用下隨之進(jìn)入土壤中并插層進(jìn)入含鋰黏土礦的層間域中，實(shí)現(xiàn)對(duì)

鋰的替換提取。

25.進(jìn)一步地，所述難溶性碳酸鹽難溶碳酸鹽取自于方解石、白云石、菱鎂礦。

26.進(jìn)一步地，所述步驟2中，為維持電解提鋰過程的持續(xù)進(jìn)行，需定期補(bǔ)加所述插層劑，或者維持其濃度在一定的范圍內(nèi)。

27.優(yōu)選的，所述插層劑中陽離子供體的濃度為0.005～2.0mol/l。在自然條件下含鋰黏土礦都具有一定的含水率。對(duì)于含水率低或者導(dǎo)電性差的鋰礦，進(jìn)一步地，所述步驟1中，還包括向黏土型鋰礦中添加導(dǎo)電助劑，所述導(dǎo)電助劑為水或者導(dǎo)電溶液。

28.優(yōu)選的，所述導(dǎo)電助劑采用水或者插層劑陽離子供體的水溶液。

29.對(duì)于陰極區(qū)中收集劑的選擇，其功能是作為支持電解質(zhì)溶液導(dǎo)電并用于富集從含鋰黏土礦中遷移脫出的鋰離子。

30.優(yōu)選的，所述收集劑為堿金屬鹽的水溶液。更優(yōu)選的，所述收集劑為na

+

、k

+

的鹽或者堿的可溶性水溶液。更優(yōu)選的，所述收集劑為nacl、kcl、nano3、kno3、na2so4、k2so4、na2co3、k2co3、nahco3、khco3中的一種或多種。原因在于，收集劑中的鈉離子、鉀離子與后續(xù)富集的鋰離子容易進(jìn)行分離。

31.進(jìn)一步地，所述收集劑中堿金屬鹽的初始濃度為0.01～1.0mol/l。

32.進(jìn)一步地，隨著電解過程的進(jìn)行，收集劑中的鋰離子濃度會(huì)逐漸升高，當(dāng)鋰離子富集達(dá)到一定濃度后，抽出原有收集劑進(jìn)行后續(xù)處理，并向陰極區(qū)再注入新的收集劑繼續(xù)電解提鋰。

33.為保證過程中鋰的提取速率，施加的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)該設(shè)定在合理的范圍。理論上說外加電場(chǎng)的強(qiáng)度可以根據(jù)實(shí)際需要選??；但是考慮到施加過高的電場(chǎng)強(qiáng)度雖有利于離子的快速遷移，但能耗相對(duì)較大；施加太低的電場(chǎng)強(qiáng)度雖有利于保證電解過程中鋰的選擇性和電流效率，但提鋰速率較慢。因此，優(yōu)選的，采用外電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0.1～2.0v/cm。

34.進(jìn)一步地，所述的陽極為碳材料陽極、金屬陽極或復(fù)合材料陽極；所述陰極為碳材料陰極、金屬陰極或復(fù)合材料陰極。

35.碳材料陽極包括石墨、碳纖維布、碳?xì)?；金屬陽極包括惰性金屬、鐵、鋁、鎂等、復(fù)合材料陽極包括涂釕鈦等形穩(wěn)陽極。

36.碳材料陰極包括石墨、碳纖維布、碳?xì)?、金屬陰極包括不銹鋼或復(fù)合材料陰極包括涂層鎳基合金。

37.本發(fā)明的有益效果在于：

38.1、在電化學(xué)作用下可實(shí)現(xiàn)黏土型鋰礦的直接提取，省略了礦物的火法焙燒工序，節(jié)能環(huán)保；

39.2、提取過程中無須使用強(qiáng)酸，也不存在高溫高壓，節(jié)能環(huán)保；

40.2、電場(chǎng)強(qiáng)化作用下的黏土礦提鋰過程具有選擇性和高效性，含鋰礦物在提鋰后性質(zhì)基本未變，容易處理，綠色環(huán)保；

41.3、提取鋰的同時(shí)引入有益的陽離子，可以改善粘土礦渣的性能。

42.4、本方法不僅可以用于黏土型鋰礦的槽浸或堆浸，也可以直接進(jìn)行原地浸出(就地浸出)，以降低成本。

nahco3的0.5l水溶液，向陰極和陽極兩端施加3.5v恒定電壓(電場(chǎng)強(qiáng)度為0.7v/cm)進(jìn)行電解。電解12小時(shí)后，收集劑中的鋰濃度達(dá)到494mg/l。

57.先用水對(duì)含鋰黏土礦(li2o含量為0.55％)進(jìn)行噴淋潤(rùn)濕處理，然后將處理后的含鋰黏土礦填充在一個(gè)50cm

×

50cm

×

50cm的小型堆浸槽中。堆浸槽的四個(gè)角安插入四個(gè)相同的外套尼龍布的帶孔塑料管，用于注入插層劑并插入石墨陽極，構(gòu)成陽極區(qū)。堆浸槽的中心插入一個(gè)外套尼龍布的帶孔塑料管，用于注入收集劑并插入石墨陰極，構(gòu)成的陰極區(qū)。插層劑為3l含0.1mol/l cacl2+0.1mol/l nacl的水溶液，通過水泵使插層劑在插層劑儲(chǔ)槽和陽極區(qū)之間轉(zhuǎn)運(yùn)。收集劑為3l含0.1mol/l na2so4+0.1mol/l nahco3的水溶液，通過水泵使收集劑在收集劑儲(chǔ)槽和陰極區(qū)之間轉(zhuǎn)運(yùn)。

58.向陽極和陰極兩端施加12v恒定電壓(所形成的非均電場(chǎng)強(qiáng)度最大約為0.34v/cm)。電解期間分別向陽極區(qū)和陰極區(qū)補(bǔ)加碳酸鈣粉末和硫酸，使ph均控制在6～13范圍內(nèi)。

59.第一次電解24h后，收集劑中的鋰濃度已富集至917mg/l。此時(shí)將所得含鋰的富集液送往提鋰工序。同時(shí)更換新的富集液進(jìn)行第二次電解。

60.第二次電解24h后，收集劑中的鋰濃度富集至935mg/l。此時(shí)將所得含鋰的富集液送往提鋰工序。同時(shí)更換新的富集液進(jìn)行第三次電解。

61.第三次電解24h后，收集劑中的鋰濃度富集至866mg/l。此時(shí)將所得含鋰的富集液送往提鋰工序。同時(shí)更換新的富集液進(jìn)行第四次電解。

62.第四次電解32h后，收集劑中的鋰濃度富集至1074mg/l。此時(shí)將所得含鋰的富集液送往提鋰工序。后續(xù)仍然可以更換新的富集液并繼續(xù)電解。

63.對(duì)比例1

64.本對(duì)比例與實(shí)施例1的區(qū)別在于無外加電場(chǎng)，直接用0.5mol/l na2co3+0.5mol/l nahco3的溶液浸出，30天后收集液中的鋰濃度為51mg/l。

65.對(duì)比例2

66.本對(duì)比例與實(shí)施例3的區(qū)別在于無外加電場(chǎng)，且插層劑濃度為0.5mol/l ca(hco3)2和0.5mol/l cacl2的混合溶液，其他條件相同；連續(xù)浸出30天后收集液中的鋰濃度為83mg/l。

67.以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.一種從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1，在黏土型鋰礦兩側(cè)設(shè)立陽極區(qū)和陰極區(qū)，向所述陽極區(qū)插入陽極，向所述陰極區(qū)插入陰極；向所述陽極附近加入插層劑，所述插層劑為能夠提供陽離子的試劑，在提取過程中，所述插層劑中陽離子進(jìn)入所述黏土型鋰礦的層狀結(jié)構(gòu)含鋰礦物中，用于替代鋰離子；步驟2，在所述陽極和所述陰極施加電壓，利用所形成的外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)黏土型鋰礦層間域中的鋰離子沿電場(chǎng)方向遷移而逐步脫離礦物顆粒、進(jìn)入并富集于陰極區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述陰極區(qū)還設(shè)置有收集劑，所述收集劑具有導(dǎo)電性，鋰離子富集于所述收集劑中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述插層劑及所述收集劑為溶液、凝膠、固體中一種或幾種形式的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述陽極區(qū)的數(shù)量為一個(gè)或者多個(gè)，所述陰極區(qū)的數(shù)量為一個(gè)或者多個(gè)；陽極區(qū)和陰極區(qū)在平面上以相互交錯(cuò)方式排列，或者可將陽極區(qū)和陽極區(qū)在不同水平面上進(jìn)行設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述插層劑所提供的陽離子為吸附性能優(yōu)于鋰離子的可溶性陽離子。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述插層劑的陽離子供體配對(duì)的陰離子為可溶性的oh

?

、co

32

?

、hco3?

；或者向插層劑中額外加入ph調(diào)節(jié)劑，所述ph調(diào)節(jié)劑為可溶性強(qiáng)酸弱堿鹽、可溶性堿或者可溶于酸的強(qiáng)酸弱堿鹽、堿。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述ph調(diào)節(jié)劑采用mgco3、caco3、mg(oh)2、ca(oh)2中一種或幾種的任意比例混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述步驟1中，還包括向黏土型鋰礦中添加導(dǎo)電助劑，所述導(dǎo)電助劑為水或者導(dǎo)電溶液。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述收集劑為na

+

、k

+

的鹽或者堿的可溶性水溶液。10.根據(jù)權(quán)利要求1

?

9任意一項(xiàng)所述的從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，其特征在于，所述外電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0.1～2.0v/cm。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于電化學(xué)鋰提取領(lǐng)域，特別涉及了一種從黏土型鋰礦中提取鋰的方法，包括如下步驟：步驟1，在黏土型鋰礦兩側(cè)設(shè)立陽極區(qū)和陰極區(qū)，向所述陽極區(qū)插入陽極，向所述陰極區(qū)插入陰極；向所述陽極附近加入插層劑；步驟2，在所述陽極和所述陰極施加電壓，利用所形成的外電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)黏土型鋰礦的層間域中的鋰離子沿電場(chǎng)方向遷移而逐步脫離礦物顆粒、進(jìn)入并富集于陰極區(qū)。本發(fā)明的有益效果在于無須焙燒等前置處理，也無需強(qiáng)酸及高溫高壓環(huán)境即可直接提取鋰，節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、綠色清潔。綠色清潔。綠色清潔。

技術(shù)研發(fā)人員：趙中偉 何利華 雷云濤 劉旭恒 孫豐龍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.13

技術(shù)公布日：2021/10/26 專利名稱：從礦石中提取硫酸鉀的制作方法

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明是用化學(xué)選礦的方法，直接從石膏、雜鹵石混合礦石中提取硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鈣。

目前，未發(fā)現(xiàn)直接從雜鹵石中提取硫酸鉀的資料，據(jù)蘇聯(lián)專利4246019介紹，雜鹵石的利用，是從混合礦石中選礦富集，加礦物酸生成相應(yīng)的鹽，經(jīng)分離提純制成混合肥。另?yè)?jù)蘇聯(lián)專利553212介紹，以雜鹵石為原料制取硫酸鉀，其方法是利用雜鹵石先制取鉀鎂礬或軟鉀鎂礬，再通過復(fù)分解反應(yīng)來制取硫酸鉀，其反應(yīng)機(jī)理是加入定量氯化鉀與復(fù)鹽中的硫酸鎂反應(yīng)，反應(yīng)式為

結(jié)晶分離得硫酸鉀，不難看出，此法是由一種鉀鹽(KCL)轉(zhuǎn)換成另一種形式鉀鹽，這對(duì)氯化鉀資源豐富的國(guó)家是可行的，但我國(guó)的氯化鉀主要依靠進(jìn)口，所以無法采用。

本發(fā)明的目的是不需任何化學(xué)試劑，直接從石膏、雜鹵石混合礦石中提取硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鈣。

本發(fā)明的方法是首先改變水對(duì)雜鹵石的溶解性，使難溶于水的雜鹵石變?yōu)橐兹苡谒ｋs鹵石的結(jié)構(gòu)式為K2SO4·MGSO4·2CaSO4·2H2O因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的內(nèi)在因素，破壞雜鹵石的結(jié)構(gòu)，脫掉結(jié)晶水，脫水溫度為370℃，用400℃的溫度灼燒脫水，雜鹵石的物理、化學(xué)性質(zhì)均有明顯的變化，原來靜態(tài)溶解60天不能溶完的原礦，經(jīng)脫水后40分鐘即溶解完全，為以水作溶劑提供了條件。

但是，水不僅溶解硫酸鎂，同時(shí)也溶解硫酸鉀，為了使硫酸鎂與硫酸鉀分離，利用同離子效應(yīng)，即利用硫酸鉀在其飽和液中不溶的性質(zhì)，達(dá)到固體液體與分離。由實(shí)驗(yàn)可知，100毫升水能溶解礦樣中的硫酸鉀3.5克，且隨水量增加溶解量增加，100克精礦(含K2SO421%，MGSO414%)中的硫酸鉀全部溶解需加水600毫升，此時(shí)溶液中硫酸鉀與硫酸鎂的分子比為1∶1，硫酸鉀定量生成軟鉀鎂礬(K2SO4·MGSO4·6H2O)無法得到硫酸鉀。若將水改成含3-4%硫酸鉀的溶液，此溶液對(duì)鉀石膏(K2SO4·CaSO4·H2O)是飽和的，而對(duì)硫酸鎂遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和。將含3-4%(15-35℃)的硫酸鉀溶液加入脫水后的雜鹵石，則硫酸鎂完全溶解(液相)，而鉀石膏(固相)完全不溶，因而使形成的鉀石膏與硫酸鎂分離，這種含有3-4%硫酸鉀的溶鎂水溶劑，既起到溶劑作用，又達(dá)到硫酸鉀與硫酸鎂分離的目的。

經(jīng)硫酸鎂(溶液)與形成的鉀石膏(固相)分離后所得固體礦渣鉀石膏與多余的石膏(CaSO4)混在一起，由混合物中分離硫酸鉀與硫酸鈣。由實(shí)驗(yàn)得知，100毫升水中溶解鉀石膏10.36克，同時(shí)發(fā)現(xiàn)溶解和分解是同時(shí)進(jìn)行的，即

10.36克鉀石膏分解得5.5克硫酸鉀，4.3克硫酸鈣，分解的硫酸鈣仍按其溶解規(guī)律存在于溶液，(0.14克)，大于溶解度的部分(4.16克)生成硫酸鈣沉淀，硫酸鉀留在溶液中，濃縮溶液，即硫酸鉀產(chǎn)品。

3-4%的硫酸鉀溶劑的配制，該溶劑取自礦樣本身，稱100克礦樣，加水600毫升，(即21/3.5＝600)，可將100克礦樣中的硫酸鉀全部溶解，經(jīng)過濾即可得到。該溶劑每100毫升中含硫酸鉀3.5克，硫酸鎂2.33克，硫酸鈣0.14克，其中少量鎂和鈣對(duì)分離鉀均無影響。

并且這種含3-4%硫酸鉀的溶劑能反復(fù)使用1-5次，硫酸鉀濃度始終不變，硫酸鎂累積量為25.8克，仍未達(dá)到飽和點(diǎn)(36.2克飽和)而鎂隨溶解次數(shù)增加，濃度也增加。

實(shí)施例將礦樣粉碎(粒度100目)，用400℃的溫度灼燒脫水，稱取脫水礦樣100克，加水600毫升，攪拌溶解，經(jīng)過濾即得含3-4%硫酸鉀的溶劑。再稱取脫水礦樣100克，加入含3-4%硫酸鉀的溶劑300毫升，攪拌均勻(不使結(jié)塊)，靜置1小時(shí)，真空抽濾到無水滴，測(cè)量體積，此溶液即為取得硫酸鎂的溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶即可得到硫酸鎂。

而固體礦渣部分為鉀石膏，將鉀石膏加水，加水量為礦樣含K2SO4的克數(shù)/5.5%，再過加5%(5.5%是每100ML水中鉀石膏溶解克數(shù))，攪拌均勻后加熱，微沸10分鐘，趁熱真空抽濾到無水滴，冷卻濾液到室溫，過濾除去少量鉀石膏，測(cè)量體積，此溶液即為制取硫酸鉀的溶液，如果此溶液中硫鎂含量低，不經(jīng)分離即達(dá)到化肥或化工原料指標(biāo)，濃縮至干即為硫酸鉀。如需進(jìn)一步提高純度，可按曲線分段結(jié)晶，經(jīng)洗滌或重結(jié)晶取得純度較高產(chǎn)品。

溶鉀固液分離的殘?jiān)兄饕?CaSO4)和少量粘土質(zhì)礦物，可當(dāng)石膏使用。

本發(fā)明不僅適用于雜鹵石精礦和貧礦的分離提取硫酸鉀;而且對(duì)雜鹵石與石膏的混合礦石;以及所有含硫酸鉀、硫酸鎂及硫酸鈣成分的礦石均適用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是從溶解礦樣;鉀、鎂分離;鉀、鈣分離到提取產(chǎn)品，除用水之外不用其他任何試劑，故能實(shí)現(xiàn)低成本。

對(duì)礦樣中所含硫酸鉀、硫酸鎂回收率達(dá)到近100%，每噸礦石中能提取15-21%的硫酸鉀;10-14%的硫酸鎂和61-72%的硫酸鈣，并實(shí)現(xiàn)有效利用。

權(quán)利要求

1.從石膏、雜鹵石混合礦石中提取硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鈣的方法，其特征是不用任何化學(xué)試劑，采用同離子效應(yīng)，用礦樣配制含3-4%硫酸鉀溶劑，直接從石膏、雜鹵石混合礦石中分離提取硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鈣。

2.如權(quán)利要求1的方法，其特征是采用同離子效應(yīng)，即利用硫酸鉀在其飽和溶液中不溶的性質(zhì)，而對(duì)硫酸鎂遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的原理，達(dá)到硫酸鎂與硫酸鉀分離。

3.如權(quán)利要求1的方法，其特征是不用任何化學(xué)試劑配制含3-4%硫酸鉀的溶劑，是直接從雜鹵石中加水溶解其中的硫酸鉀而得，加水量為礦樣含K2SO4的克數(shù)/5.5%。

4.如權(quán)利要求1的方法，其特征是含3-4%硫酸鉀的溶劑能反復(fù)使用1-5次。

全文摘要

本發(fā)明是從石膏、雜鹵石混合礦石中提取硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鈣的方法，利用同離子效應(yīng)，用礦樣配制含3.5％硫酸鉀溶劑，而不需任何試劑直接從雜鹵石中分離提取硫酸鉀、硫酸鎂和硫酸鈣。

文檔編號(hào)C01D5/00GK1045755SQ8910145

公開日1990年10月3日 申請(qǐng)日期1989年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月22日

發(fā)明者楊達(dá)才, 陳培玲 申請(qǐng)人:國(guó)家建材局地質(zhì)研究所