权利要求
1.一种黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，包括：
将黏土型锂矿与浓硫酸混合，在100-300℃的温度下进行低温焙烧，得到焙烧熟化料;
将所述焙烧熟化料加水，进行浸出，固液分离后，得到富锂铝浸出液;
将所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液和载锂离子筛;
将所述载锂离子筛进行解析，得到富锂解吸液;
将所述富锂解吸液依次进行净化、沉锂，得到电池级碳酸锂;
将所述富铝吸附后液依次进行除铁、净化除杂，得到铁渣和硫酸铝溶液;
将所述硫酸铝溶液依次进行沉铝、焙烧，得到冶金级氧化铝。
2.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述黏土型锂矿中的锂含量为0.1wt%-1wt%、铝含量为15wt%-35wt%，硅含量为15wt%-20wt%，铁含量为1wt%-5wt%。
3.根据权利要求2所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述黏土型锂矿中粒度为-0.150mm的颗粒占总质量的80%以上。
4.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述浓硫酸的质量分数为50-98%;
所述浓硫酸的质量为所述黏土型锂矿中铝的质量的0.5-2倍。
5.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述低温焙烧的时间为0.5-10h。
6.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，进行浸出时，所述水与所述焙烧熟化料的液固质量比为1-10:1。
7.根据权利要求4所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述浸出的时间为0.5-10h。
8.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述铝系离子筛吸附剂的制备方法包括：将锂盐、铝盐、水混合，配制混合盐溶液，将无机碱溶液加入到所述混合盐溶液中，进行共沉淀反应，待反应完成后滴加稀盐酸调节pH，直至体系的pH为3-5，生成具有吸附锂能力的铝系离子筛吸附剂;
所述锂盐包括LiCl，所述铝盐包括AlCl3、AlCl3·6H2O的至少一种，所述无机碱包括NaOH、KOH的至少一种，所述铝盐与所述锂盐的质量比为(1-5):1，所述无机碱溶液的浓度为1-5mol/L，所述共沉淀反应的温度为30-80°C，所述共沉淀反应的时间为0.5-5h;
和/或，所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的时间为0.5-5h，所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的温度为10-35℃。
9.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述沉锂包括：向反应体系中加入沉锂剂，所述沉锂剂包括碳酸钠、碳酸钾的至少一种。
10.根据权利要求1所述的黏土型锂矿的综合利用方法，其特征在于，所述沉铝包括：向硫酸铝溶液中加入沉淀剂，进行沉铝反应;所述沉淀剂包括碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠的至少一种。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及湿法冶金领域，尤其涉及一种黏土型锂矿的综合利用方法。
背景技术
[0002]黏土型锂矿是一种新兴锂资源，该矿种具有两方面优势：一是资源总量庞大，可有效缓解锂资源稀缺性问题;二是矿床多为露天矿体，其开采成本较锂辉石而言更具经济性。
[0003]目前，黏土型锂矿的提取工艺研究主要包括直接酸浸法和焙烧法两种技术路线。直接酸浸法需在高压、高浓度硫酸的苛刻条件下进行，存在酸耗高、设备腐蚀严重、锂浸出率较低等问题。焙烧法通过高温(通常为500-1200℃)改变黏土型锂矿中矿物结构以释放锂，该方式虽然能提升浸出效果，但该方法能耗高、铝等有价金属元素未能综合利用，导致整体成本居高不下。此外，为加速黏土型锂矿中锂的解离而引入的助剂焙烧法，助剂体系的加入会增加原料成本，也会带入更多的杂质元素，进一步加大了后期溶液的分离与纯化困难。
[0004]综上所述，现有黏土型锂矿的利用方法难以在控制能耗的同时实现有价元素的高效综合利用。因此，开发一种低能耗、高选择性且能实现锂铝等有价元素协同提取的黏土型锂矿的综合利用方法，具有重要意义。
发明内容
[0005]本申请的目的在于提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括：
将黏土型锂矿与浓硫酸混合，在100-300℃的温度下进行低温焙烧，得到焙烧熟化料;
将所述焙烧熟化料加水，进行浸出，固液分离后，得到富锂铝浸出液;
将所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液和载锂离子筛;
将所述载锂离子筛进行解析，得到富锂解吸液;
将所述富锂解吸液依次进行净化、沉锂，得到电池级碳酸锂;
将所述富铝吸附后液依次进行除铁、净化除杂，得到铁渣和硫酸铝溶液;
将所述硫酸铝溶液依次进行沉铝、焙烧，得到冶金级氧化铝。
[0007]根据本申请的实施例，所述黏土型锂矿中的锂含量为0.1wt%-1wt%、铝含量为15wt%-35wt%，硅含量为15wt%-20wt%，铁含量为1wt%-5wt%;
根据本申请的实施例，所述黏土型锂矿中粒度为-0.150mm的颗粒占总质量的80%以上。
[0008]根据本申请的实施例，所述浓硫酸的质量分数为50-98%;
所述浓硫酸的质量为所述黏土型锂矿中铝的质量的0.5-2倍。
[0009]根据本申请的实施例，所述低温焙烧的时间为0.5-10h。
[0010]根据本申请的实施例，进行浸出时，所述水与所述焙烧熟化料的液固质量比为1-10:1。
[0011]根据本申请的实施例，所述浸出的时间为0.5-10h。
[0012]根据本申请的实施例，所述铝系离子筛吸附剂的制备方法包括：将锂盐、铝盐、水混合，配制混合盐溶液，将无机碱溶液加入到所述混合盐溶液中，进行共沉淀反应，待反应完成后滴加稀盐酸调节pH，直至体系的pH为3-5，生成具有吸附锂能力的铝系离子筛吸附剂;
所述锂盐包括LiCl，所述铝盐包括AlCl3、AlCl3·6H2O的至少一种，所述无机碱包括NaOH、KOH的至少一种，所述铝盐与所述锂盐的质量比为(1-5):1，所述无机碱溶液的浓度为1-5mol/L，所述共沉淀反应的温度为30-80°C，所述共沉淀反应的时间为0.5-5h;
所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的时间为0.5-5h，所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的温度为10-35℃。
[0013]根据本申请的实施例，所述沉锂包括：向反应体系中加入沉锂剂，所述沉锂剂包括碳酸钠、碳酸钾的至少一种。
[0014]根据本申请的实施例，所述沉铝包括：向硫酸铝溶液中加入沉淀剂，进行沉铝反应;所述沉淀剂包括碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠的至少一种。
[0015]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请通过硫酸熟化低温焙烧-水浸工艺，缩短了黏土型锂矿的浸出流程，实现了有价元素锂、铝的同步浸出，单独提取锂元素的工艺面临高昂的成本挑战，本申请通过将其与铝资源协同利用，可显著优化整体工艺流程并降低生产成本。本申请方法可使锂的提取成本降低65%以上，大幅提升了黏土型锂矿的经济价值与开发可行性。此外，本申请具有工艺简单、高效节能、环境友好等优点。
[0016]具体的，本申请通过熟化焙烧步骤，可以使锂、铝转化为可溶的硫酸锂、硫酸铝，使黏土型锂矿中的硅转化为晶态二氧化硅，通过浸出步骤可使硫酸锂和硫酸铝留在滤液中、晶态二氧化硅留在滤渣中，实现有价元素锂、铝与杂质的高效分离。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0018]图1为本申请中黏土型锂矿的综合利用方法流程图。
具体实施方式
[0019]如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0020]连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0021]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0022]在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
[0023]“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
[0024]“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
[0025]一种黏土型锂矿的综合利用方法，参考图1，包括：
将黏土型锂矿与浓硫酸混合，在100-300℃的温度下进行低温焙烧，得到焙烧熟化料;
将所述焙烧熟化料加水，进行浸出，固液分离后，得到富锂铝浸出液;
将所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液和载锂离子筛;
将所述载锂离子筛进行解析，得到富锂解吸液;
将所述富锂解吸液依次进行净化、沉锂，得到电池级碳酸锂;
将所述富铝吸附后液依次进行除铁、净化除杂，得到铁渣和硫酸铝溶液;
将所述硫酸铝溶液依次进行沉铝、焙烧，得到冶金级氧化铝。
[0026]将黏土型锂矿与浓硫酸混合后，在浓硫酸的存在下，黏土型锂矿中难浸出的一水硬铝石、绿泥石等含铝矿物被浓硫酸充分破坏，形成硫酸铝富集在浸出液中。若采用常规的焙烧-酸浸法进行浸出，在高温焙烧过程中，矿石中的铝会与空气中氧气反应，生成刚玉结构氧化铝，导致在后续酸浸过程中铝难以被硫酸浸出，形成的含铝渣中绝大部分会被当做尾料被遗弃，导致矿石中储量较多的铝资源无法得到充分的利用，造成资源的浪费。而硫酸熟化过程较为温和，浓硫酸既作为反应剂，又作为供热介质，破坏矿物稳定的晶体结构，将目标金属锂、铝转化为可溶于水的硫酸盐，而杂质硅则形成不溶于水的化合物，通过水浸的方式，即可将目标金属选择性地转移到溶液中，从而实现与杂质分离的目的，解决了溶液中目标铝资源的损失与硅杂质难以分离的问题，实现了锂、铝目标离子的协同浸出与铝资源的高效提取。通过铝系离子筛吸附剂吸附浸出液中的锂，将铝留在溶液中，避免了溶液中其他杂质如钾、钙、镁等的干扰，实现有价元素锂、铝的分离，对后续硫酸锂制备电池级碳酸锂提供了有力保证。对富铝吸附后液采用针铁矿或铁矾法方式进行除铁，将溶液中杂质铁与主要金属元素铝高效分离，得到纯度高的富铝溶液，有益于生产冶金级氧化铝。
[0027]浓硫酸可将黏土型锂矿中无定型硅进行结构脱水，转化为不溶的结晶态或聚合态硅酸盐，从而将其“固定”在渣相中，阻止其在浸出环节进入溶液形成有害的硅胶。在加热和浓硫酸的脱水作用下，无定形硅(SiO2·nH2O)会失去结构水，硅氧网络重新排列，转化为结晶度更高、化学惰性更强的晶态二氧化硅，从而难以被浓硫酸继续浸出，硅被保留在渣中，其反应方程式如下：
SiO2·nH2O + H2SO4→ SiO2(结晶态) + (n+1)H2O↑ + SO3↑
高浓度的浓硫酸在加热条件下具有很强的反应活性，能够有效地破坏稳定矿物的晶体结构如一水硬铝石，矿物晶格被打开，使得铝更容易被浸出。其中目标金属锂转化为可溶性的硫酸锂，铝转化为硫酸铝。
[0028]本申请能够在较低的温度下进行熟化焙烧，具有高效、节能的优点，避免了传统工艺中先高温焙烧再酸浸的过程，缩短了工艺流程，将焙烧和酸浸相结合，一步完成锂铝的协同浸出。
[0029]该过程涉及的化学反应方程式如下：
Li2O+H2SO4→Li2SO4+H2O
一水硬铝石(α-AlO(OH))首先会在浓硫酸作用下分解，进而发生硫酸化反应。反应方程式为：
2α-AlO(OH) + 3H2SO4(浓) → Al2(SO4)3+ 4H2O
本申请将酸浸与焙烧结合，利用浓硫酸熟化的方式对难处理低品位黏土型锂矿进行矿物解离，巧妙的将有价元素锂、铝同时浸出，同时，通过铝系离子筛吸附剂将锂吸附，使溶液中锂铝完成分离，巧妙地避开了其他吸附剂可能溶解于溶液中导致杂质含量升高的问题。此工艺中，锂浸出率97%以上，铝浸出率90%以上，实现锂铝高效提取，该矿物主要杂质硅基本未浸出，在浸出过程中实现杂质的有效抑制，具有良好的经济价值。
[0030]本申请巧妙利用铝系离子筛吸附剂，在酸性含锂铝高杂溶液条件下，对锂进专一性吸附，实现锂铝的高效分离。载锂离子筛脱附后得到的硫酸锂溶液杂质含量较少，净化后可直接制备电池级碳酸锂，具有短流程、高回收率的特点，整个实验流程中锂回收率高达76%以上。
[0031]本申请通过除铁步骤，可以在酸性溶液中将铁杂质去除，得到除铁后液和含铁渣，该方法具有高效除杂、流程简单的特点，有价元素铝及杂质铁得到高效分离。除铁后液经过净化得到杂质含量较低的富铝溶液(硫酸铝溶液)，通过添加沉淀剂的方式产出纯度较高的氢氧化铝，焙烧后获得冶金级氧化铝。铝总回收率高达75%以上。
[0032]在一些实施例中，低温焙烧在焙烧炉中进行。
[0033]本申请低温焙烧的温度为100-300℃，例如，低温焙烧的温度为100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃或者100-300℃之间的任意值。
[0034]根据本申请的实施例，所述黏土型锂矿中的锂含量为0.1wt%-1wt%、铝含量为15wt%-35wt%，硅含量为15wt%-20wt%，铁含量为1wt%-5wt%;
例如，黏土型锂矿中的锂含量为0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%或者0.1wt%-1wt%之间的任意值;黏土型锂矿中的铝含量为15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%、21wt%、22wt%、23wt%、24wt%、25wt%、26wt%、27wt%、28wt%、29wt%、30wt%、31wt%、32wt%、33wt%、34wt%、35wt%或者15wt%-35wt%之间的任意值;黏土型锂矿中的硅含量为15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%或者15wt%-20wt%之间的任意值;黏土型锂矿中的铁含量为1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%或者1wt%-5wt%之间的任意值。
[0035]在一些实施例中，黏土型锂矿中的锂含量优选为0.1wt%-0.4wt%;黏土型锂矿中的铝含量优选为15wt%-28wt%之间的任意值。
[0036]在一些实施例中，黏土型锂矿中还可以含有Ti元素和Mg元素，黏土型锂矿中的Ti含量约为1.02wt%，黏土型锂矿中的Mg含量约为0.22wt%。
[0037]在一些实施例中，经X射线衍射分析，黏土型锂矿中包含锂绿泥石、一水硬铝石、高岭石、以及少部分的氧化铁矿和锐钛矿。
[0038]根据本申请的实施例，所述黏土型锂矿中粒度为-0.150mm的颗粒占总质量的80%以上。黏土型锂矿的粒度在上述范围内时，黏土型锂矿具有较大的比表面积，浸出过程中固液接触面积较大，可以有效的提高目标元素的浸出率。
[0039]根据本申请的实施例，所述浓硫酸的质量分数为50-98%;
需要说明的是，浓硫酸的质量分数指的是浓硫酸水溶液的质量分数。
[0040]例如，浓硫酸的质量分数为50%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、98%或者50-98%之间的任意值。
[0041]所述浓硫酸的质量为所述黏土型锂矿中铝的质量的0.5-2倍。
[0042]例如，浓硫酸的质量为黏土型锂矿中铝的质量的0.5倍、1倍、1.5倍、2倍或者0.5-2倍之间的任意值。
[0043]根据本申请的实施例，所述低温焙烧的时间为0.5-10h。
[0044]例如，低温焙烧的时间为0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h或者0.5-10h之间的任意值。
[0045]根据本申请的实施例，进行浸出时，所述水与所述焙烧熟化料的液固质量比为1-10:1。
[0046]例如，进行浸出时，水与焙烧熟化料的液固质量比为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1或者1-10:1之间的任意值。
[0047]根据本申请的实施例，所述浸出的时间为0.5-10h。
[0048]例如，浸出的时间为0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h或者0.5-10h之间的任意值。
[0049]根据本申请的实施例，所述铝系离子筛吸附剂的制备方法包括：将锂盐、铝盐、水混合，配制混合盐溶液，将无机碱溶液加入到所述混合盐溶液中，进行共沉淀反应，待反应完成后滴加稀盐酸调节pH，直至体系的pH为3-5，生成具有吸附锂能力的铝系离子筛吸附剂;
所述锂盐包括LiCl，所述铝盐包括AlCl3、AlCl3·6H2O的至少一种，所述无机碱包括NaOH、KOH的至少一种，所述铝盐与所述锂盐的质量比为(1-5):1，所述无机碱溶液的浓度为1-5mol/L，所述共沉淀反应的温度为30-80°C，所述共沉淀反应的时间为0.5-5h;
例如，铝盐与锂盐的质量比为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1或者(1-5):1之间任意值。无机碱溶液的浓度为1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L或者1-5mol/L之间任意值。共沉淀反应的温度为30°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C或者30-80°C之间任意值。共沉淀反应的时间为0.5h、1h、2h、3h、4h、5h或者0.5-5h之间任意值。反应的终点pH为2、2.5、3、3.5、4或者2-4之间任意值。
[0050]所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的时间为0.5-5h，所述富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的温度为10-35℃。
[0051]例如，富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附的时间为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h或者0.5-5h之间任意值。富锂铝浸出液用离子筛铝系吸附剂进行吸附的温度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或者10-35℃之间任意值。
[0052]在一些实施例中，将所述载锂离子筛进行解析包括：向载锂离子筛中加入稀硫酸，进行解析，得到富锂解吸液;所述富锂解吸液为硫酸锂解吸液。
[0053]根据本申请的实施例，所述沉锂包括：向反应体系中加入沉锂剂，所述沉锂剂包括碳酸钠、碳酸钾的至少一种。
[0054]在一些实施例中，将所述富铝吸附后液进行除铁的方法包括针铁矿法、铁矾法的任意一种。当除铁的方法为针铁矿法时，根据矿物中铁含量添加，其添加系数为1-5倍。
[0055]本申请利用针铁矿法、铁矾法除铁，在酸性溶液中巧妙地将铁等杂质去除，得到除铁后液(硫酸铝溶液)和铁渣，该方法具有高效除杂、流程简单的特点，有价元素铝及杂质铁得到高效分离，所涉及的方程式如下所示：
Fe3++2H2O→FeOOH↓+3H+
根据本申请的实施例，所述沉铝包括：向硫酸铝溶液中加入沉淀剂，进行沉铝反应，得到氢氧化铝;所述沉淀剂包括碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠的至少一种。
[0056]所述焙烧包括：将氢氧化铝进行焙烧，得到冶金级氧化铝。
[0057]下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0058]实施例以及对比例中所使用的铝系离子筛吸附剂通过以下方法制备得到：按照AlCl3与LiCl的质量比为3：1称量AlCl3和LiCl，将无水AlCl3、LiCl和水混合，得到混合盐溶液，将2mol/L NaOH溶液缓缓滴加至混合盐溶液中，在50°C的温度下搅拌1小时，进行共沉淀反应。反应完成后采用稀盐酸调节体系的pH，反应终点pH为3，得到铝系离子筛吸附剂。
[0059]实施例1
实施例1提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.31wt%，Al 23.89wt%，Si16.89wt%，Fe2.86wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)与98%浓硫酸混合均匀，浓硫酸的质量与黏土型锂矿中铝的质量的质量比为1:1，得到第一步混合料;
S2，将混合料装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为240℃，反应时间2h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入水进行浸出，浸出的液固质量比为5:1，浸出的时间2h，固液分离后得到富锂铝浸出液，锂的浸出率为98.98%，铝的浸出率为96.48%;
S4，将富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液及载锂离子筛，解吸得到硫酸锂解吸液，将锂溶液浓度富集到5 g/L。
[0060]S5，将5 g/L的硫酸锂解吸液进行净化除杂，具体包括：向5 g/L的硫酸锂解吸液中加入浓度为20wt%的碳酸钠溶液调控溶液的pH至3.5，进行净化除杂，获得高纯度硫酸锂净化液，其中钙、镁、铁、铝等杂质含量小于0.5 mg/L，净化液浓缩至浓度为12 g/L，加入碳酸钠制备获得工业级碳酸锂，工业级碳酸锂加入纯水溶液，液固质量比20：1，常温下通入CO2，CO2的流速为2L/min，通入时间为1h，将碳酸锂溶解，溶解后得到碳酸氢锂溶液，将常温的碳酸氢锂溶液升温至90℃，得到白色沉淀，过滤后经过400℃热风烘干和气流粉碎，得到电池级碳酸锂(Li2CO3≥99.5%)，过程中锂的综合回收率达82%，精制电池级碳酸锂热解直收率为50%。
[0061]S6，将富铝吸附后液采用针铁矿法除铁，具体包括：在90℃条件下，向富铝吸附后液中加入10 wt %的碳酸钠溶液调节体系pH为2.5，缓慢水解生成针铁矿沉淀，溶液中Fe为10ppm，获得纯度较高含铝溶液，加入碳酸钠获得氢氧化铝溶液，焙烧后得到冶金级氧化铝(Al2O3≥98.4%)，铝的回收率为85%。
[0062]实施例2
实施例2提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.31wt%，Al 23.89wt%，Si16.89wt%，Fe 2.86wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)与80%浓硫酸混合均匀，浓硫酸的质量与黏土型锂矿中铝的质量的质量比为3:1，得到第一步混合料;
S2，将混合料装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为220℃，反应时间2h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入水进行浸出，浸出的液固质量比为5:1，浸出的时间2h，固液分离后得到富锂铝浸出液，锂的浸出率为90.86%，铝的浸出率为90.09%;
S4，将富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液及载锂离子筛，解吸得到硫酸锂解吸液，将硫酸锂解吸液的浓度富集到5 g/L。
[0063]S5，将5 g/L的硫酸锂解吸液进行净化除杂，具体包括：向5 g/L的硫酸锂解吸液中加入浓度为20wt%的碳酸钠溶液调控溶液的pH至3.5，进行净化除杂，获得高纯度硫酸锂净化液，其中钙、镁、铁、铝等杂质含量小于0.5 mg/L，净化液浓缩至浓度为12 g/L，加入碳酸钠制备获得工业级碳酸锂，工业级碳酸锂加入纯水溶液，液固质量比20：1，常温下通入CO2，CO2的流速2L/min，通入时间为1h，将碳酸锂溶解，溶解后得到碳酸氢锂溶液，将常温的碳酸氢锂溶液升温至90℃，得到白色沉淀，过滤后经过400 ℃热风烘干和气流粉碎，得到电池级碳酸锂(Li2CO3≥99.5%)，过程中锂的综合回收率达76%，精制电池级碳酸锂热解直收率为55%。
[0064]S6，将富铝吸附后液采用针铁矿法除铁，具体包括：在90℃条件下，向富铝吸附后液中加入10 wt %的碳酸钠溶液调节体系pH为2.5，缓慢水解生成针铁矿沉淀，溶液中Fe为10ppm，获得纯度较高含铝溶液，加入氢氧化钠获得氢氧化铝溶液，焙烧后得到冶金级氧化铝(Al2O3≥98.4%)，铝的回收率为75%。
[0065]实施例3
实施例3提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.31wt%，Al 23.89wt%，Si 16.89wt%，Fe 2.86wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)与90%浓硫酸混合均匀，浓硫酸的质量与黏土型锂矿中铝的质量的质量比为2:1，得到第一步混合料;
S2，将混合料装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为200℃，反应时间1h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入水进行浸出，浸出的液固质量比为10:1，浸出的时间2h，固液分离后得到富锂铝浸出液，锂的浸出率为99.15%，铝的浸出率为92.83%;
S4，将富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液及载锂离子筛，解吸得到硫酸锂解吸液，将硫酸锂解吸液的浓度富集到5 g/L。
[0066]S5，将5 g/L的硫酸锂解吸液进行净化除杂，具体包括：向5 g/L的硫酸锂解吸液中加入浓度为20wt%的碳酸钠溶液调控溶液的pH至3.5，进行净化除杂，获得高纯度硫酸锂净化液，其中钙、镁、铁、铝等杂质含量小于0.5 mg/L，净化液浓缩至浓度为12 g/L，加入碳酸钠制备获得工业级碳酸锂，工业级碳酸锂加入纯水溶液，液固质量比20：1，常温下通入CO2，CO2的流速2L/min，通入时间为1h，将碳酸锂溶解，溶解后得到碳酸氢锂溶液，将常温的碳酸氢锂溶液升温至90℃，得到白色沉淀，过滤后经过400 ℃热风烘干和气流粉碎，得到电池级碳酸锂(Li2CO3≥99.5%)，过程中锂的综合回收率达85%，精制电池级碳酸锂热解直收率为45%。
[0067]S6，将富铝吸附后液采用铁矾法除铁，具体包括：在95℃和pH1.5的条件下，加入硫酸钾，生成复合硫酸盐沉淀，溶液中Fe为15ppm，获得纯度较高含铝溶液，加入碳酸钠获得氢氧化铝溶液，焙烧后得到冶金级氧化铝(Al2O3≥98.4%)，铝的回收率为82%。
[0068]实施例4
实施例4提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.38wt%，Al 25.75wt%，Si 15.58wt%，Fe 2.24wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)与98%浓硫酸混合均匀，浓硫酸的质量与黏土型锂矿中铝的质量的质量比为1.5:1，得到第一步混合料;
S2，将混合料装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为260℃，反应时间2h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入水进行浸出，浸出的液固质量比为10:1，浸出的时间1h，固液分离后得到富锂铝浸出液，锂的浸出率为97.40%，铝的浸出率为91.75%;
S4，将富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液及载锂离子筛，解吸得到硫酸锂解吸液，将硫酸锂解吸液的浓度富集到5 g/L。
[0069]S5，将5 g/L的硫酸锂解吸液进行净化除杂步骤，具体包括：向5 g/L的硫酸锂解吸液中加入浓度为20wt%的碳酸钠溶液调控溶液的pH至3.5，进行净化除杂，获得高纯度硫酸锂净化液，其中钙、镁、铁、铝等杂质含量小于0.5 mg/L，净化液浓缩至浓度为12 g/L，加入碳酸钠制备获得工业级碳酸锂，工业级碳酸锂加入纯水溶液，液固质量比20：1，常温下通入CO2，CO2的流速为2L/min，通入时间为1h，将碳酸锂溶解，溶解后得到碳酸氢锂溶液，将常温的碳酸氢锂溶液升温至90℃，得到白色沉淀，过滤后经过400 ℃热风烘干和气流粉碎，得到电池级碳酸锂(Li2CO3≥99.5%)，过程中锂的综合回收率达86%，精制电池级碳酸锂热解直收率为40%。
[0070]S6，将富铝吸附后液采用针铁矿法除铁，具体包括：在90℃条件下，向富铝吸附后液中加入10 wt %的碳酸钠溶液调节体系pH为2.5，缓慢水解生成针铁矿沉淀，溶液中Fe为8ppm，获得纯度较高含铝溶液，加入氢氧化钠获得氢氧化铝溶液，焙烧后得到冶金级氧化铝(Al2O3≥98.4%)，铝的回收率为75%。
[0071]实施例5
实施例5提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.27wt%，Al 27.69wt%，Si 16.56wt%，Fe 2.31wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)与70%浓硫酸混合均匀，浓硫酸的质量与黏土型锂矿中铝的质量的质量比为5:1，得到第一步混合料;
S2，将混合料装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为200℃，反应时间5h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入水进行浸出，浸出的液固质量比为5:1，浸出的时间2h，固液分离后得到富锂铝浸出液，锂的浸出率为90.90%，铝的浸出率为89.56%;
S4，将富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液及载锂离子筛，解吸得到硫酸锂解吸液，将硫酸锂解吸液的浓度富集到5 g/L。
[0072]S5，将5 g/L的硫酸锂解吸液进行净化除杂，具体包括：向5 g/L的硫酸锂解吸液中加入浓度为20wt%的碳酸钠溶液调控溶液的pH至3.5，进行净化除杂，获得高纯度硫酸锂净化液，其中钙、镁、铁、铝等杂质含量小于0.5 mg/L，净化液浓缩至浓度为12 g/L，加入碳酸钠制备获得工业级碳酸锂，工业级碳酸锂加入纯水溶液，液固质量比20：1，常温下通入CO2，CO2的流速为2L/min，通入时间为1h，将碳酸锂溶解，溶解后得到碳酸氢锂溶液，将常温的碳酸氢锂溶液升温至90℃，得到白色沉淀，过滤后经过400 ℃热风烘干和气流粉碎，得到电池级碳酸锂(Li2CO3≥99.5%)，过程中锂的综合回收率达78%，精制电池级碳酸锂热解直收率为50%。
[0073]S6，将富铝吸附后液采用铁矾法除铁，具体包括：在95℃和pH1.5条件下，加入硫酸钾，生成复合硫酸盐沉淀，溶液中Fe为18ppm，获得纯度较高含铝溶液，加入碳酸钠获得氢氧化铝溶液，焙烧后得到冶金级氧化铝(Al2O3≥98.4%)，铝的回收率为85%。
[0074]实施例6
实施例6提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.27wt%，Al 27.69wt%，Si 16.56wt%，Fe 2.31wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)与85%浓硫酸混合均匀，浓硫酸的质量与黏土型锂矿中铝的质量的质量比为2:1，得到第一步混合料;
S2，将混合料装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为220℃，反应时间5h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入水进行浸出，浸出的液固质量比为10:1，浸出的时间5h，固液分离后得到富锂铝浸出液，锂的浸出率为96.60%，铝的浸出率为91.23%;
S4，将富锂铝浸出液用铝系离子筛吸附剂进行吸附，得到富铝吸附后液及载锂离子筛，解吸得到硫酸锂解吸液，将硫酸锂解吸液的浓度富集到5 g/L。
[0075]S5，将5 g/L的硫酸锂解吸液进行净化除杂步骤，具体包括：向5 g/L的硫酸锂解吸液中加入浓度为20wt%的碳酸钠溶液调控溶液的pH至3.5，进行净化除杂，获得高纯度硫酸锂净化液，其中钙、镁、铁、铝等杂质含量小于0.5 mg/L，净化液浓缩至浓度为12 g/L，加入碳酸钠制备获得工业级碳酸锂，工业级碳酸锂加入纯水溶液，液固质量比20：1，常温下通入CO2，CO2的流速2L/min，通入时间为1h，将碳酸锂溶解，溶解后得到碳酸氢锂溶液，将常温的碳酸氢锂溶液升温至90℃，得到白色沉淀，过滤后经过400 ℃热风烘干和气流粉碎，得到电池级碳酸锂(Li2CO3≥99.5%)，过程中锂的综合回收率达82%，精制电池级碳酸锂热解直收率为52%。
[0076]S6，将富铝吸附后液采用针铁矿法除铁，具体包括：在90℃条件下，向富铝吸附后液中加入10 wt %的碳酸钠溶液调节体系的pH为2.5，缓慢水解生成针铁矿沉淀，溶液中Fe为10ppm，获得纯度较高含铝溶液，加入碳酸钠获得氢氧化铝溶液，焙烧后得到冶金级氧化铝(Al2O3≥98.4%)，铝的回收率为80%。
[0077]对比例1
对比例1提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.31wt%，Al 23.89wt%，Si16.89wt%，Fe2.86wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为200℃，反应时间2h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入5mol/L硫酸进行浸出，浸出的液固质量比为10:1，浸出的时间5h，固液分离后得到浸出液，锂的浸出率为78.98%，铝的浸出率为36.78%。
[0078]从结果可以看出，未添加浓硫酸熟化直接焙烧，在200℃条件下，矿物中铝的浸出率仅为36.78%，这可能是由于黏土型锂矿中铝未生成刚玉，在未加入硫酸的条件下进行低温焙烧并不能将矿物晶格破坏所导致的，因此对比例1的铝浸出率较低。
[0079]对比例2
对比例2提供一种黏土型锂矿的综合利用方法，包括以下步骤：
S1，将30g黏土型锂矿(含Li 0.31wt%，Al 23.89wt%，Si16.89wt%，Fe2.86wt%，粒度为-0.150mm占比80%以上)装填坩埚，放入焙烧炉中，焙烧温度为600℃，反应时间2h，得到焙烧熟化料;
S3，将焙烧熟化料取出，常温条件下加入5mol/L硫酸进行浸出，浸出的液固质量比为10:1，浸出的时间5h，固液分离后得到浸出液，锂的浸出率为78.34%，铝的浸出率为16.79%。
[0080]从结果可以看出，未添加浓硫酸熟化直接焙烧，在600℃条件下，矿物中铝的浸出率仅为16.78%，与对比例1相比，浸出率出现下降，说明此时已有刚玉生成，使得后续在酸浸过程中矿物晶格难以造成破坏，故铝浸出率降低。
[0081]本申请通过添加浓硫酸进行熟化巧妙地破坏矿物晶体结构，使得原矿中难以通过常规酸浸的矿物得到解离，强化浸出过程，该方法具有高效分解、反应温和、回收率高等特点，避免了传统工艺中高温焙烧导致的能耗问题，在低温条件下进行焙烧熟化保证锂、铝协同浸出并且原矿中包含的杂质硅保留在渣中。
[0082]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
[0083]此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
说明书附图(1)
