鋰輝石的加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種對(duì)α-鋰輝石即硅酸鋁鋰進(jìn)行熱加工的方法，通過所述加工將其轉(zhuǎn)變?yōu)棣?鋰輝石，所述β-鋰輝石對(duì)進(jìn)一步加工更有利；在所述方法中，通過使用含氧氣體作為流化氣體，在800－1000℃的溫度下，在流化床反應(yīng)器中對(duì)具有20－1000μm粒度的濃縮物或礦石進(jìn)行加工。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及對(duì)α -鋰輝石或硅酸鋁鋰進(jìn)行熱加工的方法，通過所述加工使其處于更有利于進(jìn)一步加工的形式，即可溶解的β -鋰輝石的形式。
技術(shù)介紹
目前最大的鋰使用者是玻璃和陶瓷工業(yè)以及電池工業(yè)，其份額在恒定增長(zhǎng)，因?yàn)槔玟囯姵卦陔妱?dòng)汽車的開發(fā)中具有重要作用。將部分鋰用作碳酸鋰，或其至少為商業(yè)中間產(chǎn)物。鋰典型地用于例如錄像機(jī)、照相機(jī)和移動(dòng)電話的電池中。天然的含鋰材料主要為鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石和鋰云母。在鹽湖中，下層滯水帶也可含有鋰，但對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的決定性因素是鋰-鎂之比。同樣地，海水也含有鋰。通過對(duì)例如礦石或濃縮物如鋰輝石，即硅酸鋁鋰(LiAlSi2O6)或透鋰長(zhǎng)石(LiAlSi4Oltl)進(jìn)行加熱并進(jìn)一步浸出可制造鋰。在鋰的第一回收步驟中，鋰輝石的α結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芙獾摩陆Y(jié)構(gòu)。這能夠通過熱加熱來實(shí)施。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，當(dāng)溫度為850 - 1000°C時(shí)，α結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)棣陆Y(jié)構(gòu)。總之在鋰的回收中，對(duì)鋰礦物進(jìn)行濃縮，其后濃縮物的處理通常包括晶體結(jié)構(gòu)在高溫下的轉(zhuǎn)變、加壓浸出、二氧化碳處理以及產(chǎn)生的碳酸氫鋰LiHCO3的過濾和凈化。根據(jù)加拿大的公布CA 1297265，已知一種制造碳酸鋰的方法。根據(jù)所述公布，在循環(huán)流化床反應(yīng)器中對(duì)材料進(jìn)行熱處理，其需要反應(yīng)器中的氣體的高的自由空速。將濃縮物或礦石作為粒度約為I 一 10毫米的粗原料進(jìn)料至工藝中。為了使得所述材料以用于循環(huán)流化床的特性的方式循環(huán)，需要大的氣體流量。因此，大流量氣體的加熱需要大量的能量。為了將溫度保持在整個(gè)工藝過程中的轉(zhuǎn)化所要求的水平上，必須在不同水平下添加含氧氣體。為了將氣體溫度保持在足夠高的水平上，需要大量噴槍以供應(yīng)燃料。另外，高能量需求和大量的燃料增加了 CO2的排放。專利技術(shù)目的本專利技術(shù)的目的是介紹一種對(duì)鋰輝石進(jìn)行處理、尤其是在流化床反應(yīng)器中對(duì)其進(jìn)行熱加工以使得鋰輝石對(duì)于進(jìn)一步加工而言實(shí)現(xiàn)期望結(jié)構(gòu)的新型、更有效、更環(huán)境友好且能量高效的方式。專利技術(shù)概述根據(jù)附屬權(quán)利要求書，使得本專利技術(shù)的基本新穎特征明顯。本專利技術(shù)涉及一種對(duì)α -鋰輝石即硅酸鋁鋰進(jìn)行熱加工的方法，通過所述加工將其轉(zhuǎn)變?yōu)棣耞鋰輝石，所述β_鋰輝石對(duì)進(jìn)一步加工更有利；根據(jù)所述方法，通過使用含氧氣體作為流化氣體，在800 - 1000°C的溫度下，在流化床反應(yīng)器中對(duì)具有20 - 1000 μ m粒度的濃縮物或礦石進(jìn)行加工。根據(jù)本專利技術(shù)，向待加工顆粒的核的熱傳遞，在細(xì)顆粒材料中比在較粗材料中更快，換言之，在更細(xì)顆粒的條件下，即當(dāng)濃縮物的粒度為有利地20 - 1000 μ m時(shí)，因在反應(yīng)器中對(duì)鋰輝石進(jìn)行加熱而造成的滯留時(shí)間(delay)更短。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，將含氧的流化氣體進(jìn)料入流化床反應(yīng)器中，根據(jù)進(jìn)料的粒度，使得氣體的自由空速為O. 3 - lm/s。進(jìn)料至流化床反應(yīng)器中的含氧流化氣體的氧氣含量等于因?qū)α骰策M(jìn)行加熱而需要的對(duì)燃料進(jìn)行氧化所要求的氧氣量。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，流化床是沸騰床。當(dāng)根據(jù)本專利技術(shù)的方法運(yùn)行時(shí)，在懸浮床中的熱傳遞是高效的。以許多不同的方式，使得工藝中的能耗最少。當(dāng)使用沸騰床時(shí)，在氣體速度且同時(shí)氣體流量小時(shí)，受熱的氣體流量不太大。根據(jù)本專利技術(shù)，使用源自熱廢氣的能量對(duì)進(jìn)料進(jìn)行干燥和預(yù)熱，這降低反應(yīng)器中所需要的燃料的量。將從流化床反應(yīng)器中移出的熱產(chǎn)物的能量用于預(yù)熱工藝氣體，這降低反應(yīng)器中所需要的燃料的量。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施方案，鋰輝石在流化床中的滯留時(shí)間不超過I小時(shí)，優(yōu)選15分鐘一 I小時(shí)。 在從流化床反應(yīng)器中排放的熱氣體中所含有的能量，用于對(duì)進(jìn)料至流化床反應(yīng)器中的材料進(jìn)行干燥和預(yù)熱。根據(jù)本專利技術(shù)，與從流化床反應(yīng)器中排放的氣體一起傳送的灰塵的至少一部分被返回至沸騰床，其中通過旋風(fēng)分離器和纖維過濾器回收所述灰塵。根據(jù)本專利技術(shù)，通過噴槍將液體、氣體或固體燃料進(jìn)料至沸騰流化床中。根據(jù)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方案，在產(chǎn)物的流化床冷卻器中，將從流化床反應(yīng)器中排放的熱產(chǎn)物中所含有的能量用于對(duì)進(jìn)料至流化床反應(yīng)器中的助燃/流化空氣進(jìn)行預(yù)熱。從由流化床冷卻器排放的熱的含氧氣體中回收灰塵，然后將該氣體進(jìn)料至流化床反應(yīng)器中。將從所述流化床冷卻器中得到的灰塵并入產(chǎn)物中。根據(jù)本專利技術(shù)，根據(jù)鋰輝石和燃料的雜質(zhì)含量選擇流化床的溫度，從而避免在床中形成過量即超過15%的熔融相。在根據(jù)本專利技術(shù)使用沸騰流化床(其中所使用的進(jìn)料是細(xì)粒濃縮物或礦石)的同時(shí)，并通過使用在熱廢氣和熱產(chǎn)物中所含有的能量流，在相對(duì)低能耗下，有利地實(shí)現(xiàn)鋰輝石的高效熱轉(zhuǎn)化。附圖說明參考附圖對(duì)根據(jù)本專利技術(shù)的安排進(jìn)行更詳細(xì)地說明，其中圖I以框圖的方式對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行了顯示。專利技術(shù)詳述根據(jù)本專利技術(shù)，在流化床反應(yīng)器中對(duì)鋰輝石濃縮物或礦石即硅酸鋁鋰進(jìn)行熱加工，從而將其轉(zhuǎn)化成期望的用于分離鋰的可溶解形式。將過濾的鋰濃縮物(濃縮物中的水份通常為一 10%)以與從流化床反應(yīng)器中移出的熱工藝氣體逆流的方式在工藝管線中進(jìn)行傳輸。此時(shí)，熱氣體直接與濃縮物接觸。在沸騰流化床中，對(duì)濃縮物進(jìn)行干燥并加熱，同時(shí)對(duì)氣體進(jìn)行冷卻，即先對(duì)濃縮物進(jìn)行干燥并預(yù)熱然后在流化床反應(yīng)器中對(duì)其進(jìn)行熱加工。在流化床反應(yīng)器的沸騰床中，對(duì)鋰的濃縮物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即由于熱效應(yīng)將α -鋰輝石轉(zhuǎn)化成可溶解的β-鋰輝石。當(dāng)溫度為800 — 1000°C時(shí)發(fā)生這種變化，但尚未通過選擇溫度使得由雜質(zhì)形成的熔融相的形成最少化。根據(jù)本專利技術(shù)，進(jìn)料至流化床反應(yīng)器中的鋰濃縮物的粒度為20 - 1000 μ m。當(dāng)氣體的自由空速為O. 3 一 lm/s時(shí)，材料在流化床中的滯留時(shí)間優(yōu)選小于I小時(shí)。在流化床中，向其中進(jìn)料的燃料(能夠?yàn)闅怏w、液體或固體)與含氧的流化/工藝氣體反應(yīng)。流化床反應(yīng)器中的工藝氣體由用于對(duì)流化床反應(yīng)器產(chǎn)物進(jìn)行冷卻并在所述工藝中進(jìn)行預(yù)熱的氣體和空氣構(gòu)成。當(dāng)燃燒時(shí)，燃料必須產(chǎn)生足夠的能量以對(duì)流化床反應(yīng)器中的鋰輝石和氣體兩者都進(jìn)行加熱。在旋風(fēng)分離器中從流化床反應(yīng)器中排放的氣體中回收灰塵。不含灰塵的氣體的能量用于對(duì)濃縮物進(jìn)行干燥和預(yù)熱。將在流化床反應(yīng)器中處理的產(chǎn)物的熱容量用于流化床冷卻器中，其中在所述產(chǎn)物中含有的能量在氣體中傳遞，并除去冷卻的產(chǎn)物。將空氣作為流化氣體進(jìn)料至多區(qū)流化床冷卻器中，將從流化床反應(yīng)器中除去的熱鋰輝石產(chǎn)物也進(jìn)料至所述冷卻器中。對(duì)鋰輝石進(jìn)行冷卻的同時(shí)對(duì)流化空氣進(jìn)行加熱。將從流化床冷卻器中排放的熱的含氧氣體作為流化和助燃?xì)怏w傳導(dǎo)至工藝反應(yīng)器中。必須對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行冷卻，以改善傳送器的磨損并使得加工更容易。實(shí)施例在下述實(shí)例中，參考在流化床反應(yīng)器中發(fā)生的α-鋰輝石轉(zhuǎn)化過程中的能量平衡，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行討論。將鋰輝石濃縮物進(jìn)料流化床反應(yīng)器中以進(jìn)行加工。為了有助于從α-鋰輝石到鋰輝石的期望轉(zhuǎn)化，需要能量來升高溫度。將溫度升至950°C，在所述情況中，甲烷的需量為每噸鋰輝石濃縮物為55Nm3。為了燃燒甲烷，需要IlONM3的氧氣，當(dāng)按空氣計(jì)算時(shí)，其等于524Nm3。在所述情況中，根據(jù)進(jìn)料量和鋰輝石粒度確定爐子的尺寸，使得所述床形成沸騰床(根據(jù)粒度為O. 3 - lm/s的自由空速)，并存在足夠的氧氣以氧化對(duì)鋰輝石進(jìn)行加熱所需要的燃料。根據(jù)實(shí)例，當(dāng)將524Nm3的空氣從950°C冷卻至200°C時(shí)，釋 放的能量的量為156kWh，其用于干燥和預(yù)熱工藝。在將從950°C的溫度下的流化床反應(yīng)器中排放的一噸鋰輝石冷卻至70°C時(shí)，釋放的能量的量為300kWh本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：ML·梅采蘭塔，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：奧圖泰有限公司，
類型：
國(guó)別省市：