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碳酸鋰回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)工藝
來源: | 作者:罡正商務(wù) | 發(fā)布時間: 2025-07-11 | 37 次瀏覽 | 分享到:
?碳酸鋰回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)工藝是鋰鹽生產(chǎn)中將鋰精礦(如鋰輝石、鋰云母等)通過高溫煅燒轉(zhuǎn)化為可溶鋰化合物的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其核心是利用回轉(zhuǎn)爐的高溫環(huán)境實現(xiàn)礦物的晶格轉(zhuǎn)變和化學(xué)轉(zhuǎn)化。以下從工藝原理、流程、關(guān)鍵參數(shù)及設(shè)備特點等方面詳細(xì)介紹:

一、工藝原理

碳酸鋰回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)的核心是高溫固相反應(yīng),通過將鋰精礦與輔料(如石灰石、純堿等)按比例混合,在回轉(zhuǎn)爐內(nèi) 1000-1300℃的高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使難溶的鋰礦物(如 α- 鋰輝石)轉(zhuǎn)化為易溶于水或酸的鋰鹽(如鋰霞石、碳酸鋰中間體等)。
例如,鋰輝石與石灰石的反應(yīng)式為:

反應(yīng)后生成的鋰霞石(LiAlSiO?)可通過后續(xù)浸出工藝提取鋰元素。

二、工藝流程

碳酸鋰回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)工藝主要包括原料預(yù)處理、配料混合、回轉(zhuǎn)爐煅燒、冷卻破碎四個關(guān)鍵步驟,具體流程如下:


  1. 原料預(yù)處理
    • 鋰精礦(如鋰輝石)需破碎至粒度≤1mm,確保反應(yīng)均勻性;

    • 輔料(石灰石、純堿等)需烘干(水分≤2%)并粉碎,避免高溫下結(jié)團。

  2. 配料混合
    • 根據(jù)礦物成分計算配料比例(如鋰輝石與石灰石的質(zhì)量比約 3:1);

    • 采用雙軸攪拌機或球磨機混合,使原料均勻度≥90%,防止局部反應(yīng)不完全。

  3. 回轉(zhuǎn)爐煅燒(核心環(huán)節(jié))
    • 預(yù)熱段(200-500℃):去除物料水分和揮發(fā)性雜質(zhì);

    • 反應(yīng)段(1000-1300℃):高溫下發(fā)生固相反應(yīng),鋰礦物轉(zhuǎn)化為可溶形態(tài),此階段需精確控制溫度和停留時間(通常 2-4 小時);

    • 冷卻段:物料從高溫降至 600-800℃,避免直接接觸冷空氣導(dǎo)致炸裂;

    • 進料:混合物料通過螺旋給料機連續(xù)送入回轉(zhuǎn)爐(傾斜角度 3-5°),依靠爐體轉(zhuǎn)動向前推進;

    • 加熱階段

    • 尾氣處理:煅燒產(chǎn)生的 CO?、粉塵等經(jīng)布袋除塵器凈化后排放,粉塵可回收再利用。

  4. 冷卻破碎
    • 煅燒后的熟料(塊狀或顆粒狀)經(jīng)冷卻機(如滾筒冷卻機)降溫至 100℃以下;

    • 破碎至粒度≤0.1mm,便于后續(xù)浸出工序(如水浸或酸浸)。

    三、關(guān)鍵工藝參數(shù)

    參數(shù)控制直接影響燒結(jié)效果(如鋰轉(zhuǎn)化率、能耗),需重點監(jiān)控以下指標(biāo):


    四、回轉(zhuǎn)爐設(shè)備特點

    碳酸鋰燒結(jié)用回轉(zhuǎn)爐通常為臥式傾斜圓柱形筒體,主要由以下部分組成:

    筒體:采用耐高溫合金鋼(如 310S),內(nèi)襯耐火材料(高鋁磚或剛玉磚),防止高溫腐蝕;

    傳動系統(tǒng):電機通過齒輪驅(qū)動筒體轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速可變頻調(diào)節(jié);

    加熱系統(tǒng):采用天然氣、煤粉或電加熱,沿爐長分段控溫(確保反應(yīng)段高溫穩(wěn)定);

    密封裝置:爐頭、爐尾采用迷宮式或彈簧壓緊密封,減少熱損失和粉塵泄漏。

    五、工藝優(yōu)勢與注意事項

    優(yōu)勢:連續(xù)化生產(chǎn)效率高,物料受熱均勻,鋰轉(zhuǎn)化率可達 85%-95%,適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn);

    注意事項:

    需嚴(yán)格控制原料粒度和混合均勻性,避免局部結(jié)瘤;

    定期檢查爐襯磨損情況,防止筒體過熱變形;

    尾氣需達標(biāo)排放,減少粉塵和 CO?對環(huán)境的影響。

    六、應(yīng)用與延伸

    該工藝廣泛用于電池級碳酸鋰、氫氧化鋰的前驅(qū)體生產(chǎn),后續(xù)需結(jié)合浸出(如硫酸浸出)、凈化、沉淀等工序得到高純度鋰鹽。近年來,通過優(yōu)化配料比例(如添加硫酸鈉降低反應(yīng)溫度)和余熱回收技術(shù),可進一步降低能耗,提升工藝經(jīng)濟性。

    通過以上流程和參數(shù)的精準(zhǔn)控制,碳酸鋰回轉(zhuǎn)爐燒結(jié)工藝能夠高效實現(xiàn)鋰礦物的轉(zhuǎn)化,為后續(xù)鋰鹽提純奠定基礎(chǔ)。