本發明涉及一種礦石提鋰技術領域，涉及一種鋰云母在連續反應器內提鋰的方法。
背景技術：
鋰云母是一種重要的礦產資源，其含有豐富的稀有金屬材料，鋰、鈉、鉀、銣、銫、鉭、鈮、鋁等。鋰和鋰鹽已經由傳統的應用領域如玻璃陶瓷、電解鋁、潤滑脂、制冷等擴展到鋁鋰合金、鋰電池、核聚變等高新技術領域，特別是新能源對于高效蓄電池可能存在的爆發式需求增長，對鋰鹽工業的技術進步提出了緊迫的挑戰，研究新的鋰礦物提鋰技術對世界新能源的發展具有十分重要的意義。
目前提鋰的主要原料是鹽湖鹵水和固體鋰礦物，中國鋰云母和鋰輝石的儲量豐富。從鋰礦物中提鋰的方法主要有硫酸鹽法、氯化物法、石灰石法、硫酸法以及氣- 固反應法。這些方法存在著生產成本高，能耗大，鋰提取率低，廢渣量大，污染大，反應效率低等突出問題。
本發明所提出的連續反應方法為氣液固三相流化壓力反應體系，不需要外加攪拌以及提供外加熱量，利用兩股物料在反應前泵輸送容易的特點，利用泵送后物料的壓力與流速，在連續壓力反應器中混合與反應，避免了在這種含氟、高濃度硫酸強腐蝕性混合酸漿料反應體系的攪拌反應器制作與設計難題，能耗低、流程簡單、投資少；由于含氟酸對反應過程起著重要促進反應的作用，傳統的反應釜反應器含氟氣體易揮發而逸出反應漿料導致氣液分層，漿料中氟含量降低導致反應速度下降，本發明的多相流化壓力反應體系可最大程度避免含氟氣體逸出反應漿料而對反應過程具有促進作用，縮短反應時間；也徹底避免了傳統攪拌混合反應器密封難易造成環境污染的隱患。因此本發明更適用于工業化生產。
技術實現要素：
本發明的目的在于解決現有技術不能高效的提取鋰云母中鋰元素及綜合利用其他有價值成分的技術問題，提供鋰云母在連續反應器內提鋰的方法，以克服現有技術的不足。本發明方法步驟簡單，能耗少，達到低成本高效生產鋰鹽及綜合利用其他有價值成分的目的，而且使涉及混合酸腐蝕、溫度較高的極其復雜的反應過程的大規模工業化成為可能。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是：
鋰云母在連續反應器內提鋰的方法包括如下步驟：
1）將鋰云母和含氟酸按照比例混合于混料罐，攪拌均勻成漿料，用泵輸送到連續反應器中；
2）同時與鋰云母一定重量比例的硫酸用泵輸送到連續反應器中與泵入的鋰云母與含氟酸在連續反應器內混合反應；
3）將連續反應器中反應完全的漿料流入或者噴霧進入到脫水、脫氟反應器中進一步完成脫水、脫氟反應；
4）脫水、脫氟反應后的反應渣為硫酸鋰、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銣、硫酸銫、硫酸鋁及二氧化硅的混合物，從中提取得到鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、銣鹽、銫鹽、鋁鹽。
步驟1）所述鋰云母中氧化鋰含量≥1.0wt%，顆粒大小60-500目；所述含氟酸為氫氟酸、氟硅酸、氟磺酸中的一種或多種，其中，含氟元素的質量濃度為1%-30%；步驟2）所述硫酸質量濃度為20%-100%。
在步驟1）中鋰云母的總量為1.0，含氟酸與鋰云母的重量比為0.5-5：1；步驟2）中硫酸與鋰云母的重量比是基于步驟1）中鋰云母的總量，為0.5-3：1。
步驟2）中反應漿料在連續反應器內的停留反應時間為：0.1h-4h，反應溫度為：30℃-180℃，反應漿料在連續反應器內的流動速度為：0.08m/s-3.5m/s，反應過程的壓力為：0.1MPa -1.0MPa。
步驟1）所述連續反應器及體系為氣液固三相流化壓力反應器，其結構形式為氣液固三相流化床反應器、氣液固三相管道反應器或者二者的結合；反應器不含有外加的動力攪拌混合裝置以及加熱系統，利用步驟1與步驟2泵入的兩股物料在反應器中的速度與壓力在流動中混合，同時利用反應產生的氣體或者還與通入反應器的壓縮空氣混合，并反應。
步驟3）中脫水、脫氟反應器為回轉窯、噴霧干燥器或者閃蒸干燥器中的一種，其脫水、脫氟的焙燒時間為0.5-4h，溫度為100-500℃。
采用該方法處理，鋰云母中鋰的提取率≥96%。
本發明與現有技術相比，具有下述優點：
1、在連續反應器中來完成鋰云母的晶體結構的破壞，配料中的氟元素在連續反應器內不斷的在氣、液、固中循環轉化高效利用，是一個復雜的氣、液、固三相循環反應體系，相對于一般的反應器形式的液、固兩相反應，氟元素由于容易被轉化為四氟化硅氣體逸出反應漿料，從而脫離了反應體系，而使氟元素利用率低。本發明的壓力反應體系可最大程度避免含氟氣體逸出反應漿料而對反應過程具有促進作用，縮短反應時間；氟元素一直處于反應器內循環參與反應，使氟的利用率大大提高。
2、在連續壓力反應器中，利用兩股物料在反應前泵輸送容易的特點，利用泵送后物料的壓力與流速，物料在湍流過程中達到混合，無需提供外加熱量，也不需要其他攪拌設備，避免了這種含氟、高濃度硫酸強腐蝕性混合酸漿料體系中，攪拌槳設備的制作與設計和使用壽命短的難題，同時也避免了現有輸送泵難以輸送這種混合強腐蝕物料難題，設備簡單，設備投資少，操作簡單，能耗低；更適用于工業化生產，也徹底避免了傳統攪拌混合反應器密封難易造成環境污染的隱患。
3、采用本發明的方法處理，鋰云母中的鋰的提取率≥96%。
具體實施方式
本發明用下列實施例來進一步說明本發明，但本發明的保護范圍并不限于下列實施例。
實施例1
原料物料鋰云母中含有氧化鋰2.8wt%，顆粒大小為500目；硫酸濃度為：80wt%；含氟酸中氟元素濃度為：15wt%；鋰云母的總量為1，將含氟酸和鋰云母按照1.6：1的重量比混合于混料罐，攪拌均勻成漿料，用泵輸送到連續反應器中；同時將與鋰云母重量比為0.8：1的硫酸用泵輸送到連續反應器中與泵入的鋰云母與含氟酸在反應器內混合反應；反應漿料在連續反應器的反應時間為15min；連續反應器中漿料反應的溫度范圍為70℃，反應溫度是硫酸稀釋熱獲得；反應漿料在連續反應器內的流動速度為1.0米/秒，連續反應器內反應壓力為0.2MPa，反應漿料在連續反應器中反應完全后，物料轉入到回轉窯中進一步完成脫水、脫氟反應，脫水、脫氟的焙燒時間為3h，溫度為300℃，反應后的反應渣為硫酸鋰、各種堿金屬的硫酸鹽、硫酸鋁及二氧化硅的混合物，經過浸取等步驟，獲得鋰鹽、各種堿金屬鹽、鋁鹽等產品；反應中鋰云母中鋰→硫酸鋰轉化率為98.9%。
所述含氟酸為氫氟酸；步驟1）所述連續反應器為氣液固三相流化床反應器。
實施例2
原料物料鋰云母中含有氧化鋰1.5wt%，顆粒大小為300目；硫酸濃度為：90wt%；含氟酸中氟元素濃度為：10wt%；鋰云母的總量為1，將含氟酸和鋰云母按照2：1的重量比混合于混料罐，攪拌均勻成漿料，用泵輸送到連續反應器中；同時將與鋰云母重量比為1：1的硫酸用泵輸送到連續反應器中與泵入的鋰云母與含氟酸在反應器內混合反應；反應漿料在連續反應器的反應時間為30min；連續反應器中漿料反應的溫度范圍為100℃，反應溫度是硫酸稀釋熱獲得；反應漿料在連續反應器內的流動速度為1.5米/秒，連續反應器內反應壓力為0.5MPa，反應漿料在連續反應器中反應完全后，物料轉入到回轉窯中進一步完成脫水、脫氟反應，脫水、脫氟的焙燒時間為3.5h，溫度為300℃，反應后的反應渣為硫酸鋰、各種堿金屬的硫酸鹽、硫酸鋁及二氧化硅的混合物，經過浸取等步驟，獲得鋰鹽、各種堿金屬鹽及鋁鹽等產品；反應中鋰云母中鋰→硫酸鋰轉化率為96.5%。
所述含氟酸為氟硅酸；步驟1）所述連續反應器為氣液固三相流化床反應器。
實施例3
原料物料鋰云母中含有氧化鋰3.1wt%，顆粒大小為400目；硫酸濃度為：85wt%；含氟酸中氟元素濃度為：15wt%；鋰云母的總量為1，將含氟酸和鋰云母按照1.6：1的重量比混合于混料罐，攪拌均勻成漿料，用泵輸送到連續反應器中；同時將與鋰云母重量比為0.8：1的硫酸用泵輸送到連續反應器中與泵入的鋰云母與含氟酸在反應器內混合反應；反應漿料在連續反應器的反應時間為1h；連續反應器中漿料反應的溫度范圍為80℃，反應溫度是硫酸稀釋熱獲得；反應漿料在連續反應器內的流動速度為0.5米/秒，連續反應器內反應壓力為0.1MPa，反應漿料在連續反應器中反應完全后，物料轉入到回轉窯中進一步完成脫水、脫氟反應，脫水、脫氟的焙燒時間為2h，溫度為400℃，反應后的反應渣為硫酸鋰、各種堿金屬的硫酸鹽、硫酸鋁及二氧化硅的混合物，經過浸取等步驟，獲得鋰鹽、各種堿金屬鹽及鋁鹽等產品；反應中鋰云母中鋰→硫酸鋰轉化率為97.6%。
所述含氟酸為氟磺酸；步驟1）所述連續反應器為氣液固三相流化床反應器與管道反應器的結合。
實施例4
原料物料鋰云母中含有氧化鋰3.4wt%，顆粒大小為300目；硫酸濃度為：70wt%；含氟酸中氟元素濃度為：15wt%；鋰云母的總量為1，將含氟酸和鋰云母按照1.8：1的重量比混合于混料罐，攪拌均勻成漿料，用泵輸送到連續反應器中；同時將與鋰云母重量比為1：1的硫酸用泵輸送到連續反應器中與泵入的鋰云母與含氟酸在反應器內混合反應；反應漿料在連續反應器的反應時間為1.5h，連續反應器中漿料反應的溫度范圍為90℃，反應溫度是硫酸稀釋熱獲得；反應漿料在連續反應器內的流動速度為1.2米/秒，連續反應器內反應壓力為0.3MPa，反應漿料在連續反應器中反應完全后，物料轉入到回轉窯中進一步完成脫水、脫氟反應，脫水、脫氟的焙燒時間為2.5h，溫度為400℃，反應后的反應渣為硫酸鋰、各種堿金屬的硫酸鹽、硫酸鋁及二氧化硅的混合物，經過浸取等步驟，獲得鋰鹽、各種堿金屬鹽及鋁鹽等產品；反應中鋰云母中鋰→硫酸鋰轉化率為98.3%。
所述含氟酸為氫氟酸、氟硅酸、氟磺酸按重量比1:1:1混合；步驟1）所述連續反應器為氣液固三相流化反應器。
實施例5
原料物料鋰云母中含有氧化鋰3.3wt%，顆粒大小為60目；硫酸濃度為：100wt%；含氟酸中氟元素濃度為：10wt%；鋰云母的總量為1，將含氟酸和鋰云母按照2.5：1的重量比混合于混料罐，攪拌均勻成漿料，用泵輸送到連續反應器中；同時將與鋰云母重量比為0.7：1的硫酸用泵輸送到連續反應器中與泵入的鋰云母與含氟酸在反應器內混合反應；反應漿料在連續反應器的反應時間為2h，連續反應器中漿料反應的溫度范圍為120℃，反應溫度是硫酸稀釋熱獲得；反應漿料在連續反應器內的流動速度為3.5米/秒，連續反應器內反應壓力為0.8MPa，反應漿料在連續反應器中反應完全后，物料轉入到回轉窯中進一步完成脫水、脫氟反應，脫水、脫氟的焙燒時間為1.5h，溫度為450℃，反應后的反應渣為硫酸鋰、各種堿金屬的硫酸鹽、硫酸鋁及二氧化硅的混合物，經過浸取等步驟，獲得鋰鹽、各種堿金屬鹽及鋁鹽等產品；反應中鋰云母中鋰→硫酸鋰轉化率為96.8%。
所述含氟酸為氫氟酸、氟硅酸按重量比1:1混合；步驟1）所述連續反應器為氣液固三相管道反應器。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。