伟晶岩锂精矿低温碱体系焙烧—浸出工艺及机理的研究

来源 :北京有色金属研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxy6651
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目前伟晶岩锂精矿提锂技术以硫酸熟化法处理锂辉石精矿和硫酸盐焙烧法处理锂云母精矿为主,这两种工艺存在的主要问题是锂精矿处理温度高,能耗大。本文采用低温碱体系焙烧-浸出工艺处理三种伟晶岩锂精矿,进行了工艺条件和差异性的研究,确定了焙烧反应机理,实现了在较低温度下从伟晶岩锂精矿中提取锂铷铯的目标。论文分别对锂辉石、铁锂云母、锂云母三种不同的伟晶岩锂精矿进行矿物组成和物理化学性质分析。经过热力学计算分析和焙烧添加剂实验表明,NaOH和CaO共同作为焙烧添加剂可以在较低的温度下与铝硅酸盐类矿物发生更为充分的反应,破坏矿物结构,为伟晶岩型锂精矿低温提锂奠定了基础。研究确定了伟晶岩锂精矿的碱体系焙烧工艺条件。锂辉石精矿的适宜焙烧条件为:NaOH/CaO/锂辉石精矿质量比为2:0.4:1,焙烧温度为650℃,焙烧时间为1.5 h。锂云母精矿的适宜焙烧条件为:NaOH/CaO/锂云母精矿质量比为2:0.5:1,焙烧温度为650℃,焙烧时间为1.5 h。铁锂云母精矿的适宜焙烧条件为:NaOH/CaO/铁锂云母精矿质量比为2:0.5:1,焙烧温度为650℃,焙烧时间为1.5 h。该工艺有效地将传统锂精矿焙烧提锂温度从850~1050℃降低至了650℃。研究确定了伟晶岩锂精矿焙砂的浸出工艺条件。锂辉石精矿焙砂的适宜浸出条件为:浸出液固比为4,浸出时间为60 min,浸出温度为90℃,Li的浸出率为91.2%。锂云母精矿焙砂的适宜浸出条件为:浸出液固比为4,浸出时间为60 min,浸出温度为90℃,Li、Rb、Cs的浸出率分别为90.8%、98.6%、96.2%。铁锂云母精矿焙砂的适宜浸出条件为:浸出液固比为2,浸出时间为60 min,浸出温度为90℃,Li、Rb、Cs的浸出率分别为87.1%、98.6%、30.7%。有效地将锂云母中Rb和Cs的浸出率从30%左右提高至95%以上。对伟晶岩锂精矿低温碱体系焙烧-浸出过程的研究表明:伟晶岩锂精矿中的[Al-O]结构和[Si-O]结构分别在焙烧温度为300℃和500℃时开始被NaOH和CaO破坏;当焙烧温度为650~700℃时,伟晶岩锂精矿的矿物结构均被完全破坏,锂辉石和锂云母焙砂中的铝硅酸盐解离形成对应的硅酸盐和铝酸盐;针对不同伟晶岩锂精矿的性质对Li浸出率的影响进行了差异性分析,发现铁锂云母所富含的Fe在焙烧过程中抑制了硅酸盐的结晶,生成了致密的非晶玻璃相,是导致Li浸出率偏低的主要原因;此外,铁锂云母焙砂中的CaO在浸出过程中也会形成致密Ca(OH)2层阻碍Li的浸出。本论文采用NaOH/CaO协同焙烧-浸出工艺实现了低温(650℃)焙烧伟晶岩锂精矿回收锂铷铯的目标。该研究为工业上伟晶岩锂精矿直接提锂铷铯提供了新的思路。
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