【摘 要】
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随着全球对锂资源的需求量日益增加,锂云母作为一种重要的低品位锂矿石,也被人们广泛利用,但是目前锂云母提锂过程中钾、铝都存在于反应渣中,得不到有效利用。本课题组前期通过成矾结晶的方法将锂云母硫酸法浸出液中的钾、铝以钾明矾的形式分离利用。本研究首次提出利用石灰与无定型氢氧化铝反应生成结晶性好的铝酸钙和硫铝酸钙沉淀除去成矾母液中的铝,除铝的同时保证了浸出液中的锂不被吸附。对于分离的钾明矾,首次提出了无水
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随着全球对锂资源的需求量日益增加,锂云母作为一种重要的低品位锂矿石,也被人们广泛利用,但是目前锂云母提锂过程中钾、铝都存在于反应渣中,得不到有效利用。本课题组前期通过成矾结晶的方法将锂云母硫酸法浸出液中的钾、铝以钾明矾的形式分离利用。本研究首次提出利用石灰与无定型氢氧化铝反应生成结晶性好的铝酸钙和硫铝酸钙沉淀除去成矾母液中的铝,除铝的同时保证了浸出液中的锂不被吸附。对于分离的钾明矾,首次提出了无水钾明矾的流化床闪速焙烧热解生产氧化铝及硫酸钾的新方法。对于锂云母浸出液成矾结晶后的母液做除铝实验,最终采用分步碱法除铝,实验表明:浸取液结晶母液碱法除铝中,加碱调节浸取液结晶母液ph到9,铝完全沉淀,锂会被吸附产生大量锂损,继续向含锂铝渣中加入氧化钙,氢氧化铝会形成铝酸钙和硫铝酸钙结晶并脱附锂,可实现完全除铝零锂损的目标,得到的反应渣可以作为混凝土的膨胀剂。通过一系列单因素优化实验,确定了使锂完全脱附的最佳条件:反应时间2h,反应温度85℃,Ca/Al摩尔比为1.9。设定了无水钾明矾的固定床闪速焙烧工艺为无水钾明矾的流化床闪速焙烧工艺奠定工艺基础。通过无水硫酸铝钾固定床热解实验发现当温度大于980℃时,完全热解的所需的时间小于2min,1060℃时,反应时间小于60s,符合无水硫酸铝钾闪速焙烧要求。对硫酸铝钾热解的氧化铝晶型调控研究表明:闪速焙烧分解率小于100%或刚好达到100%时得到的氧化铝产品,α-Al2O3含量均小于10%,纯度大于98.6%,符合YAO-1冶金级氧化铝要求,粒径D50=18-22μm,可以通过筛分达到YAO-1、YAO-2冶金级氧化铝粒径要求;当无水硫酸铝钾焙烧条件为1000℃,10min时,α-Al2O3含量大于99%。根据空气气氛下无水硫酸铝钾同步热分析实验数据,计算该反应的活化能E为267872.45J/mol-1,指前因子A为1012.053s-1。确定相界反球型对称模型R3为无水硫酸铝钾热分解函数机理。根据空气气氛下热分解反应动力学微分方程为:dα/dt=3×1012.053e-E/RT×[1-(1-α)1/3]。根据研究提出由锂云母联产氧化铝的技术路线,工艺中实现硫酸及硫酸钾循环。并且此工艺不仅仅适用于锂云母,对分布广、储量大的硅铝酸盐类矿物都适用,为硅铝酸盐类矿物生产氧化铝开辟一条新的道路。
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