宜春锂云母压煮溶出新工艺研究.pdf

宜春锂云母压煮溶出新工艺研究 王文祥黄际芬刘志宏 中南大学冶金科学与工程系，湖南长沙4 1 0 0 8 3 摘要采用熟石灰、纯碱联合压煮法新工艺处理宜春锂云母，考察了压煮溶出过程中熟石 灰用量、纯碱用量、反应温度和反应时间对锂、钾、铝、硅、氟等元紊溶出行为的影响。结果表明．在 最佳工艺条件下 焙料c a o H 2 N a 2 C O a 1 0 9 2 ，1 4 0 E ，3 h ，L h O 的溶出率在9 2 ％以上，K 2 0 的 溶出率迭8 0 ％，杂质元紊A k 0 3 、S i 如和F 少量溶出。 关键词锂云母；压煮溶出；熟石灰；纯碱 中圉分类号T F 8 2 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 1 0 5 0 0 1 9 0 3 9 0 年代初，我们就开始从钽铌矿选矿的 尾沙中采用混合胺浮选得到锂云母精矿，并 用熟石灰、纯碱联合压煮法处理宜春锂云母 新工艺的研究。与其它方法相比[ 1 - 5 1 ，该工 艺具有流程简单．物料流量小，能耗低．介质 基本无腐蚀，金属回收率高，成本低和综合利 用好等优点。本研究着重考察压煮溶出过程 中各工艺条件对L j 、K 溶出率和杂质元素 A l 、S i 、F 溶出行为的影响。 1 锂云母焙料的制备 结构含氟铝硅酸盐的矿物“J ，其主要成分为 锂云母．另外还含有少量的钠长石和石 英【7 J ，因其矿物结构为致密的层状或细磷片 状，化学活性较低，难于溶出。文献[ 7 ] 报导 过用N H S 0 4 、C a O H 2 联合压煮法直接压煮 溶出宜春锂云母生精矿的试验，试验结果见 表1 。 由表1 可知，锂云母生精矿难于直接用 压煮工艺溶出。因此在本试验中．先将锂云 母生精矿在马弗炉中在通水蒸气的条件下进 行焙烧．焙烧温度8 9 0 ℃，焙烧时间2 5 m i n 。 锂云母精矿是一种具有连续层状四面体 经过焙烧，锂云母精矿的矿物结构发生变化， 表1N a 2 S 0 4 、C a O H 2 联合压煮法处理宜春锂云母生精矿的试验结果 蔓墼 坠坠 竺至竺 型竺 竺三竺 生 至竺塑塞 里堕塑垒塾； 兰1 1 1 ．00 572 4 032 95 2I ．5042 4 03 9 0 11 i 竺 w 一质量 从活性较低的致密的层状或细磷片状转变为 由铅硅酸盐 L i 2 A 1 2 S i 2 0 s 和白榴石 K 2 A 1 2 S i 4 0 1 2 组成的灰黑色、疏松多孔、易 磨、活性较高的焙料。同时在焙烧过程中通 入水蒸气，也使精矿中大部分氟被脱除。 作者简介王文样 1 9 7 2 一 ，男，硕士 2 试验部分 2 ．1 试验设备和过程 压煮溶出试验在D Y 8 型群釜低压溶出 装置中进行。该装置由8 个钢弹组成，每个 万方数据 钢弹作为一个独立的反应器，钢弹分两组固 定在转动的框架上．用甘油作加热介质，温度 由W M Z K 一0 l 温度指示控温仪控制。其精度 为I C 。框架转速可根据实验要求进行调 节。在本试验中，框架转速为1 0 5 r ／m i n 。为 加强搅拌，每个钢弹中还加入1 颗 l 2 0 m m 和 3 颗们m m 的钢球，借助于钢球与矿浆的相 对运动所造成的湍动来加强传质过程。 试验开始前，群釜要预先升温，根据放入 的钢弹数量多少先将群釜温度控制在高于试 验温度2 ～4 ℃，以便钢弹放入后在1 ～2 m i n 内即可达到试验温度。每个试验均称取焙料 1 0 9 ，熟石灰、碳酸钠按一定配料比称取一并 放入钢弹中，同时加入7 0 m L 水和钢球，加盖 拧紧放入群釜中进行搅拌，待群釜温度恢复 到试验温度后开始计时。反应到指定时闻 后，取出钢弹，用水急冷，然后开盖，过滤分离 除渣。在9 0 ℃下加水搅拌洗渣2 次，将溶出 液、洗液合并，稀释至1 L ，取样分析；溶出渣 烘干．称重．磨细，取样分析。元素L i 、K 、A l 、 s i 分别以其氧化物L i 2 0 、K 2 0 、A 1 2 0 3 、s i 鸥 来计算。本研究中碱金属的溶出率以渣分析 结果计算，其计算式Ⅲ如下 1 M e 2 0 [ 1 一 M e 2 0 攮S i 0 2 培 ／ M e 2 0 S i q 擅 ] 1 0 0 ％ 1 式中M e 2 0 睦、M e 2 0 培分别为焙料及溶 出渣中碱金属含量；S i 0 2 培、S i 0 2 渣渣分别为 焙料及溶出渣中s i o ，的含量。 其它元素按溶出液分析结果计算。试验 压力为各反应温度下水蒸汽的饱和蒸汽压。 2 ．2 试验原料及试剂 2 ．2 ．1 焙料 焙料的化学成分见表2 ．粒度一 0 ．0 7 4 m m 9 9 ％。 表2 焙料的化学成分 ／％ L i 2 0 4 ．7 8 ％ 5 5 2 1 N a 2 0 1 ．2 6 №o ， 03 8 K z OR k O 8 ．8 l14 6 C a O M R O 01 6O 0 0 8 ％OA I z 0 3 03 12 5 ．1 8 FM n O 11 602 1 2 ．2 ．2 试剂 熟石灰 C a O H 2 、碳酸钠 N a 2 C 0 3 均 为化学纯，水为蒸馏水。 2 ．3 分析检测 碱金属采用火焰分光光度计法分析检 测。其它元素常规化学分析法。 2 ．4 压煮溶出过程的主要反应 N a 2 C 0 3 C a O H 2 2 N a O H C a C 0 3 2 M e 2 0 。A 1 2 0 3 ’2 S 1 0 2 2 N a O H 2 H 2 0 N a 2 0 - A 1 2 0 3 ‘2 S i 0 2 ‘2 } 1 2 0 2 M e O H 3 N a 2 0 - A 1 2 0 s ’2 S i 0 2 ’2 H 2 0 C a O H 2 一 C a O A 1 2 0 3 2 S i 0 2 2 H 2 0 2 N a O H 4 K 2 0 A 1 2 0 3 4 S i 0 2 C a O H h 2 H 2 0 一 C a O A h 0 3 4 S 1 0 2 ‘2 H 2 0 2 K O H 5 式中M e 为L i ，N a 。K ，R b ，C s 。 3 结果与讨论 3 ．1 ＆ 伽】2 用量对锂云母焙料溶出的影响 固定条件焙料1 0 9 ，N a 2 C 0 32 9 ，1 5 0 ℃， 3 h ．试验结果见表3 。 结果表明当C a O H 2 超过1 0 9 以后， L i 2 0 的溶出率略有下降，但K 2 0 的溶出率继 续随着C a O H 2 用量的增加而增加，而 A 1 2 0 3 、S i 0 2 和F 在溶出液中的浓度则迅速 下降。表明增加C a O H 2 的用量，有利于 L i 2 0 、K 2 0 的溶出，同时抑制杂质A 1 2 0 3 、s i 0 2 和F 的溶出。 3 ．2 N a 2 c q 用量对锂云母焙料溶出的影响 固定条件c a O H 29 9 ，其他条件同 3 ．1 。试验结果见表3 。 结果表明当N a 2 c q 的用量为2 9 时， L i 2 0 的溶出率在8 8 ％以上，K 2 0 的溶出率达 到8 4 ％．同时A 1 2 q 的溶出也较低。继续增 加N a 2 C ％用量。L i 2 0 、K 2 0 的溶出率变化不 大，A 1 2 0 ”S i 0 2 和F 则随着N a 2 C 0 3 的增加 而增加。这既增加了原材料的消耗，同时又增 加了溶出液净化过程的负担。因此，N a 2 c 0 3 的用量以2 9 为宜。 万方数据 2 l 表3 熟石灰、纯碱联合压煮法处理宜春锂云母压煮溶出试验结果 竺竺兰竺二Li互20／％[K互20／％[互Al巫Off差g．L-墨1jSiO亟2／g五-L工i]F叵／g．L-L 77 8 ．7 97 0 7 504 20 0 5 500 6 3 * 焙辩c 丑 O H 2 N a 2 C 0 3 质量比 3 ．3 沮度对锂云母焙科溶出的影响 固定条件焙料1 0 9 ，C a O H 29 9 ， N a 2 C 0 32 9 ，溶出时间2 h 。试验结果见表3 。 结果表明低于1 4 0 ℃，L i 2 0 、K 2 0 的溶 出率均随着溶出温度的升高而升高，当溶出 温度超过1 4 0 ℃以后，L i O 的溶出率开始降 低，K 2 0 仍随温度升高而上升，同时A h O ” s i Q 和F 也在增加。由于L i 2 0 是本工艺的 主要产品，因此．溶出温度以1 4 0 ℃为宜。 3 ．4 溶出时间对锂云母焙料溶出的影响 固定条件焙料1 0 9 。C a O H 29 9 ， N a 2 C 0 32 9 ，溶出温度1 4 0 ℃，结果见表3 。 结果表明L b O 的溶出率在2 h 内已经 达到9 1 ．9 2 ％，K 2 0 的溶出率仅为6 8 ．2 9 ％， 3 h 达8 0 ％以上．而A 1 2 鸭、s i 0 2 、F 的溶出量 变化不大。可见，延长反应时间对L i 2 0 的溶 出率影响不大，而有利于K 2 0 的溶出。 4 结论 锂云母焙料压煮溶出的最佳工艺条件 为焙料C a O H 2 N a 2 C 0 2 1 0 9 2 ， 1 4 0 “ C ，3 h 。在此条件下，L i 2 0 的溶出率在 9 2 ％以上，K 2 0 的溶出率达8 0 ％，杂质元素 A 1 2 0 3 、S i Q 和F 少量溶出。 参考文献 [ 1 ] 杨仁武，龅金祖．锂冶炼概况[ J ] ．江西有色金 属，1 9 8 7 4 4 7 [ 2 ] 冉建中．采用锂云母一石灰石法生产锂盐的节 能途径与效果[ J ] ．有色冶炼，1 9 9 5 4 3 6 [ 3 ] 壬继民．硫酸盐法从宜春锂云母中制取碳酸锂 研究[ J ] ．新疆有色金属．1 9 9 6 1 3 8 [ 4 ] 汪剑岭．王继民，朱建春，等．硫酸盐法从锂云母 制取硫酸锂的研究[ J ] ．新疆有色金属，1 9 9 6 1 8 5 [ 5 ] 仇世源，张景怀．阚素荣，等．宜春锂云母食盐压 煮法制取碳酸锂新工艺U ] ．新疆有色金属，1 9 9 6 1 4 4 [ 6 ] 徐盛明．氯化铵压煮法处理宜春锂云母生产锂 盐的新工艺的研究 硕士学位论文 [ D ] ．中南工 业大学．1 9 8 8 ．6 [ 7 ] 汪友元．压煮法处理锂云母新工艺研究 硕士学 位论文 [ D ] ，中南工业大学，1 9 8 9 ．1 2 [ 8 ] 杨重愚．氧化铝生产工艺学[ M ] 北京冶金工 业出版社．1 9 8 2 ㈣咖町晰 O 0 O O 7 8 6 5舛宝札∞ 0 O O 0勰勰n 毗 0 0 0 0％5 酊孔跖船∞蚣加黔”∞盯鹅帅档 ；昱℃0 8 9 m 儿 “ HO＆ 万方数据