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【技术】煅烧在锂辉石提锂中的作用

2023-03-21 来源:鑫海矿装 (1796次浏览)

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在将锂辉石精矿转化为锂化合物(碳酸锂或氢氧化锂)所需的复杂生产过程中,煅烧不仅在一个过程中发挥关键作用,而且在两个过程中起着关键作用,使其成为开发这种日益重要的锂矿的一项必不可少的技术。

虽然从盐水中提炼锂一直是商业努力的主要焦点,但由于锂含量高和对锂离子电池的需求激增,锂辉石(一种伟晶岩矿石)正变得越来越受欢迎。

煅烧,在这种情况下通常被称为焙烧,是从锂辉石中提取锂的整个过程中最常用的加工技术之一。

什么是煅烧?

煅烧是一种热处理技术,广泛用于各种行业,以引发材料的化学反应或物理变化。最常见的是,它指的是材料中成分的化学离解,例如碳酸钙分离生成氧化钙和二氧化碳。煅烧通常发生在惰性环境中。

在从锂辉石精矿生产锂化合物时,煅烧用于在该过程中执行两个独立的步骤:爆裂和酸焙烧

爆裂

锂辉石矿石天然存在单斜α型(α-form)的晶体结构。然而,为了通过浸出过程从矿石中提取锂,矿石的晶体结构必须为四方β型(β-型)。这种转化是通过爆裂或晶体结构的破碎实现的。

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在煅烧的促进下,爆裂使锂辉石的晶体结构扩大了约 30%,最终使化学惰性的矿石与硫酸发生反应。¹

在加工锂辉石精矿时,煅烧会在 1075 – 1100 C 的温度下引起爆裂。煅烧过程中的温度控制对于工艺的成功至关重要;如果允许温度接近 1400 摄氏度,α 锂辉石和其他硅酸盐之间可能会形成不良结构(称为共晶)。

由于 α-锂辉石矿石对燃烧产物不敏感,因此在这种情况下使用直燃回转窑来加工材料。直燃窑利用材料和工艺气体之间的直接接触来对矿石进行热处理。窑炉被设置成一个小角度,以便让重力帮助材料移动通过转鼓。

酸焙

一旦材料爆裂或转化为 β 相锂辉石(β 型),就需要额外的煅烧步骤。现在呈 β 型的精矿首先与硫酸混合(这一步骤称为硫酸消化),然后送入单独的回转窑。这个酸焙烧步骤使用一个在低得多的温度下运行的窑炉——通常在 250 摄氏度左右。

酸焙烧步骤的目的是让锂以水溶性硫酸锂的形式从混合物中提取出来,这种硫酸锂易于浸出。通过浸出,硫酸锂可以转化为可上市销售的化合物碳酸锂或氢氧化锂。

与用于爆破的窑炉不同,这种窑炉是间接配置的,通常称为分解炉。使用间接配置是因为 β 相锂辉石不能暴露于燃烧产物。

间接燃烧窑采用外部加热,以保持材料和燃烧产物分离。通过直接接触外壳加热的材料沿着滚筒内部滚动,在翻滚时暴露新鲜材料以促进整个床的均匀热量分布,有时在床扰动器的帮助下。

煅烧是将锂辉石精矿转化为锂化合物的重要工具,在该过程中有两个关键作用。通过煅烧,可以实现爆裂和酸焙,以生产用于锂离子电池或其他应用的碳酸锂和氢氧化锂。


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