碳酸锂回转炉烧结工艺是锂盐生产中将锂精矿(如锂辉石、锂云母等)通过高温煅烧转化为可溶锂化合物的关键环节,其核心是利用回转炉的高温环境实现矿物的晶格转变和化学转化。以下从工艺原理、流程、关键参数及设备特点等方面详细介绍:
碳酸锂回转炉烧结的核心是高温固相反应,通过将锂精矿与辅料(如石灰石、纯碱等)按比例混合,在回转炉内 1000-1300℃的高温下发生化学反应,使难溶的锂矿物(如 α- 锂辉石)转化为易溶于水或酸的锂盐(如锂霞石、碳酸锂中间体等)。
例如,锂辉石与石灰石的反应式为:
反应后生成的锂霞石(LiAlSiO₄)可通过后续浸出工艺提取锂元素。 碳酸锂回转炉烧结工艺主要包括原料预处理、配料混合、回转炉煅烧、冷却破碎四个关键步骤,具体流程如下:
原料预处理
配料混合
回转炉煅烧(核心环节)
预热段(200-500℃):去除物料水分和挥发性杂质;
反应段(1000-1300℃):高温下发生固相反应,锂矿物转化为可溶形态,此阶段需精确控制温度和停留时间(通常 2-4 小时);
冷却段:物料从高温降至 600-800℃,避免直接接触冷空气导致炸裂;
冷却破碎
四、回转炉设备特点
碳酸锂烧结用回转炉通常为卧式倾斜圆柱形筒体,主要由以下部分组成:
筒体:采用耐高温合金钢(如 310S),内衬耐火材料(高铝砖或刚玉砖),防止高温腐蚀;
传动系统:电机通过齿轮驱动筒体转动,转速可变频调节;
加热系统:采用天然气、煤粉或电加热,沿炉长分段控温(确保反应段高温稳定);
密封装置:炉头、炉尾采用迷宫式或弹簧压紧密封,减少热损失和粉尘泄漏。
五、工艺优势与注意事项
优势:连续化生产效率高,物料受热均匀,锂转化率可达 85%-95%,适用于大规模工业化生产;
注意事项:
需严格控制原料粒度和混合均匀性,避免局部结瘤;
定期检查炉衬磨损情况,防止筒体过热变形;
尾气需达标排放,减少粉尘和 CO₂对环境的影响。
六、应用与延伸
该工艺广泛用于电池级碳酸锂、氢氧化锂的前驱体生产,后续需结合浸出(如硫酸浸出)、净化、沉淀等工序得到高纯度锂盐。近年来,通过优化配料比例(如添加硫酸钠降低反应温度)和余热回收技术,可进一步降低能耗,提升工艺经济性。
通过以上流程和参数的精准控制,碳酸锂回转炉烧结工艺能够高效实现锂矿物的转化,为后续锂盐提纯奠定基础。