华冠环保科技

Hua Guan Environmental Protection

欢迎来到河南华冠环保科技官方网站!

18637113703

13298127282

首页 >> 新闻中心 >>最新新闻 >> 拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究
详细内容

拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究

拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究

拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究

doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2017.09.007

拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究

曹阿林a,李春焕b

(百色学院,a.材料科学与工程学院,b.化学与环境工程学院,广西高校桂西区域生态环境分析和污染控制重点

实验室,广西百色533000)

摘要:研究了拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制。结果表明,在拜耳法氧化铝生产工艺中,铝土矿中约有80%金属锂在高压溶出过程中以铝酸锂的形式进入铝酸钠溶液,后经晶种分解全部进入结晶氢氧化铝中,在氢氧化铝的高温煅烧过程中,因升华作用损失约25%的金属锂,其余以氧化物形式富集在氧化铝制品中,其含量随着入磨铝土矿中金属锂含量的增加而增加、随铝土矿A/S比的增加而降低。

关键词:拜耳法;氧化铝;锂;溶出;富集;机制

中图分类号:TF821 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2017)09-0000-00

Enrichment Mechanism of Lithium in Bayer Process of Alumina Production

CAO A-lin a, LI Chun-huan b

(a. School of Materials Science and Engineering, b. College of Chemical &Environment Engineering, Baise

University, Baise 533000, Guangxi, China)

Abstract:Enrichment mechanism of lithium in Bayer Process of alumina production was studied. The results show that 80% of lithium in bauxite first flows into sodium aluminate solution in form of lithium aluminate during pressure digestion, and then goes into crystallized aluminium hydroxide during seed precipitation. 25% of lithium aluminate loss occurs in sublimation, and the rest lithium is enriched in alumina in form of oxide. Lithium in alumina rises with increase of lithium concentration in bauxite, and drops with decrease of A/S of bauxite.

Key words:Bayer Process; alumina; lithium; digestion; enrichment; mechanism

在冰晶石—氧化铝熔盐铝电解工艺中,添加金属锂盐(氟化锂)可以降低电解温度及工作电压,还可以提高电流效率、降低电耗以及阳极和氟化盐的消耗[1-2]。

理论和实践证明,铝电解质体系中含有1.5%~2.5%的锂盐(氟化锂)可以保持电解过程的最优状态。但近几年,随着系列槽龄的增加,绝大部分企业铝电解质体系中锂盐含量已经超过3%,最高的已达9%~10%。过高的锂盐含量导致电解质体系初晶温度过低,致使电解槽温度降低,氧化铝溶解能力下降,电解槽炉底沉淀增多,不利于炉帮的形成,提升了电解工艺操作难度,铝电解槽技术条件也难以保持,直接影响电解槽的电流效率和能耗,不利于生产的稳定[3-4]。

影响锂盐在铝电解质体系中增高的因素很多,如电解温度、工作电压、效应系数、电解质水平等,其中最重要的一个原因是铝电解所用氧化铝中金属锂盐含量的增加,这是铝电解体系锂盐增加的源头[3]。因此,有必要对金属锂在氧化铝生产过程中的富集行为进行研究,阐明其富集作用机制,调控氧化铝原料中锂盐的含量,为优化铝电解质体系奠定良好的基础。

1 拜耳法氧化铝工艺

由于烧结法能耗高,拜耳法是现阶段生产氧化铝的主要方法,因此,本文重点研究拜耳法氧化铝生产过程中各工序对金属锂的富集影响关系。

拜耳法氧化铝生产工艺过程主要包括原矿浆制备、高压溶出、溶出矿浆稀释、赤泥分离洗涤、晶种分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝煅烧、母液蒸发及苏打苛化等,其中高压溶出、溶出矿浆稀释、晶种分解和母液蒸发构成了一个拜耳循环[5]。

在拜耳法氧化铝生产工艺中,由于所用铝土矿类型和品质的不同,导致所生产出来的氧化铝中金属锂盐的含量存在较大差异。河南、山西等地出产的铝土矿生产的氧化铝中锂的含量偏高,长期使用的话,电解质体系中的氟化锂浓度一般较高[6-7]。因此,铝土矿的品质是影响氧化铝中金属锂盐含量的一个重要因素,而在拜耳法氧化铝生产过程中每个工序亦会影响到金属锂的富集作用。

收稿日期:2017-04-19

基金项目:广西壮族自治区区级创新创业教育改革示范专业项目(桂教办[2016]679号)

作者简介:曹阿林(1977-),男,河南柘城人,博士,高级工程师.

2 影响因素分析 2.1 铝土矿品质的影响

铝土矿品质对金属锂在拜耳法氧化铝生产过程中富集行为的影响主要体现在铝土矿中金属锂的含量和铝土矿的铝硅比(A/S)两个方面。

国外铝土矿中金属锂的含量平均为0.0030%,而国内的铝土矿中金属锂的含量大部分介于0.016%~0.030%,部分铝土矿金属锂的含量高达0.068%[7-8]。

铝土矿铝硅比(A/S )即铝土矿中氧化铝与氧化硅的质量比。随着铝土矿资源的持续开发,国内部分地区的铝土矿A/S 逐年下降(图1),导致吨氧化铝矿耗持续增加。

 

 

入磨铝土矿A /S

年份

1 某企业不同年份入磨铝土矿A/S 的变化

Fig。1 Curve of A/S of bauxite via various years

依照国家标准,按冶金级商品氧化铝含量99%计算,则吨氧化铝矿耗计算公式为: 990M =÷÷实际溶出率铝土矿中氧化铝含量 拜耳法实际溶出率:

A /-(A /)A /S S S η=

矿赤

实矿

()()

(A/S)赤按1.30计算,吨氧化铝矿耗与铝土矿铝硅比的关系如图2所示。

 

吨氧化铝矿耗/k g

入磨铝土矿A/S

2 吨氧化铝矿耗与铝土矿A/S 的关系

Fig.2 Relationship between bauxite consumption of per ton alumina and A/S of bauxite

铝土矿中金属锂的平均含量若按0.016%、0.020%、0.023%、0.027%和0.030%计算,则吨氧化铝所需入磨铝土矿中金属锂的含量与入磨铝土矿A/S 的关系如图3所示。

[

吨氧化铝所需铝土矿中锂含量/k g

入磨铝土矿A/S

3 吨氧化铝所需入磨铝土矿中金属锂含量与入磨铝土矿A/S 的关系

Fig.3 Relationship between lithium concentration of bauxite and A/S of bauxite

由图3可知,由于吨氧化铝矿耗随着铝土矿A/S 的降低而逐渐升高,吨氧化铝所需入磨铝土矿中金属锂的含量亦随矿耗的增加而增加,随铝土矿A/S 的降低而增加;在同一A/S 条件下,铝土矿中金属锂的含量越高,则吨氧化铝所需入磨铝土矿中金属锂的含量越高。

2。2 高压溶出的影响

在拜耳法氧化铝生产溶出过程中,锂的氧化物与烧碱反应生成可溶性的铝酸锂,部分铝酸锂与硅酸钠反应生产不溶性的水合铝硅酸钠(锂硅渣)进入赤泥,促进了硅的脱出反应。经沉降分离,未参与沉淀反应的铝酸锂进入铝酸钠溶液中,形成铝酸钠粗液,又经叶滤处理,形成含有铝酸锂的铝酸钠精液。

 

经现场测试,铝酸钠粗液和精液中金属锂的含量基本相等,约占金属锂总量的80%左右。由此可知,铝土矿中金属锂的溶出率为80%左右,其余20%的金属锂经沉淀进入赤泥。按锂的溶出率为80%计算,不同锂含量的铝土矿经拜耳溶出进入铝酸钠精液中的锂含量如图4所示。

溶出精液中锂含量/k g

入磨铝土矿A/S

4 拜耳法溶出精液中锂含量与入磨铝土矿A/S 的关系

Fig。4 Relationship between lithium concentration in sodium aluminate solution and A/S of bauxite

2.3 晶种分解的影响

在铝酸钠精液晶种分解过程中,经现场检测,种分母液中几乎检测不到金属锂的存在,说明铝酸锂经分解成为氢氧化锂全部进入结晶氢氧化铝中,基本未发生分解损失。

2。4 煅烧工艺的影响

拜耳法氧化铝生产工艺中,晶种分解生成的氢氧化铝经过滤后进入煅烧阶段,在高温段脱去氢氧化铝中含

有的附着水和结晶水,转变晶型,制取为符合要求的氧化铝。氢氧化铝最高煅烧温度一般保持在950~1 100 ℃,在此煅烧温度下,对氢氧化铝中存在的氢氧化锂产生较大影响。

含水氢氧化锂在130 ℃时开始发生脱水反应,无水氢氧化锂熔点温度为471 ℃,分解温度为925 ℃,而氧化锂在1 000 ℃时开始发生升华反应,在1 000~1 100 ℃其升华率约为25%,造成了金属锂的25%的损失[9-10]。

在氢氧化铝煅烧工艺中,金属锂的升华率若按25%计算,氧化铝中氧化锂的百分含量如图5所示。根据铝土矿中金属锂含量的不同,氧化铝中氧化锂的含量在0.030%~0.091%之间,与不同氧化铝生产企业生产氧化铝中氧化锂的测试含量基本相同,并随着入磨铝土矿A/S 的降低而升高。

 

氧化铝中L i 2O 含量/%入磨铝土矿A /S

5 氧化铝中Li 2O 的百分含量与入磨铝土矿A/S 的关系 Fig.5 Relationship between Li 2O% of alumina and A/S of bauxite

3 结论

1)在拜耳法氧化铝生产工艺中,铝土矿中约有80%金属锂经高压溶出进入铝酸钠溶液中,经晶种分解全部进入结晶氢氧化铝中,在氢氧化铝的高温煅烧过程中,因升华作用损失约25%的金属锂,其余以氧化物形式富集在氧化铝中。

2)在拜耳法氧化铝生产工艺中,在相同铝土矿A/S 比条件下,入磨铝土矿中金属锂的含量越高,制品氧化铝中氧化锂的含量越高。在入磨铝土矿中金属锂含量相等的情况下,氧化铝中氧化锂的含量随铝土矿A/S 比降低而增加。

参考文献

[1] 丁吉林,田永,杨叶伟.  大型铝电解槽添加锂盐工业试验及应用[J].  有色金属(冶炼部分),2006(2):27-29.

[2] 曹大力,邱竹贤,王吉坤.  锂盐在铝电解中的作用[J].  材料导报,2006,20(8):90-93. [3] 石良生,幸利,田官官.  高锂盐含量的电解质对铝电解生产的影响及应对措施[J].  世界有色金属,2015(2):59-60.

[4] 刘炎森,郭超迎,胡冠奇。  改善铝电解高锂高钾复杂电解质体系的实践分析[J]。  河南科技,2016(5):139-141。 [5] 毕诗文。  氧化铝生产工艺[M]。  北京:化学工业出版社,2006:32-37。

[6] 王鹰.  铝电解质中的钾盐和锂盐的分析与研究与研究[J].  轻金属,1993(3):30-33.

[7] 温静静,梁涛,卢仁.  河南省嵩箕地区铝土矿Li 、Ti 、Zr 、Ga 、NB 和LREE 的矿化分析[J].  矿产与地质,2016,30(2):216-222.

[8] 李春潮,黄健。  锂在氧化铝生产过程中的存在行为[J]。  轻金属,2005(6):17-19。

[9] 狄跃忠,唐成伟,赵康。  真空铝热还原炼锂新工艺中富锂熟料的制备[J]。  东北大学学报(自然科学版),2015,36(10):1449-1452。

[10] GEORGES J K ,DONALD R S.  Toward new technologies for the production of lithium[J].  Journal of the Minerals Metals and Materials Society ,1998,50(5):24-26.


河南华冠环保科技有限公司在山西境内有大量的煅烧铝矾土行业业绩,块状煅烧和粉状,细度有325、800、1000、1250目, 产量有50-500吨每天产能,可技术转让,可出售设备,产品。

河南华冠环保科技有限公司专业致力于资源再利用、高岭土行业,生产的回转窑运转率可提高10%以上,产量提高5%~10%,能耗降低20%左右,产能达到50-500t/d,更加节能环保。如有需求,可直接咨询18637113703(微信同号),华冠环保科技公司为您竭诚服务,随时欢迎前来参观!

专业售后服务!
1、在售前我们可以提供详细的产品介绍和电子版目录,可以根据客户的物料处理要求推荐合适的机型并作出详细的报价清单,同时还可以提供关于厂房生产车间、机器的运行状态等视频,供客户观看;
2、当客户下单以后,华冠技术工程师要去客户现场勘探,作出详细的工艺流程布置图,以及基础图;
3、我们随时安排员工拍照,视频和跟进客户设备的生产进度,严格控制设备量;
4、设备出厂前我们会试机运行24小时,并提供详细的检测报告随同设备仪器发货;
5、设备到达现场,我们将免费排售后工程师,到达现场负责客户安装调试,直至设备正常生产,并且负责培训操作人员,客户完全能自行生产操作方可回公司。

 


客服中心
联系方式
18637113703
13298127282
- 业务经理
专业解决方案,扫一扫
技术支持: |
快乐赛车冠军技巧 千禧彩票手机app下载 快乐飞艇怎么赢钱 快乐赛车计划群 快乐赛车免费计划软件 全天快乐赛车人工计划 快乐赛车单双大小全天计划 快乐赛车平台官网 快乐飞艇免费计划app 北京赛车