粉煤灰碳酸钠烧结工艺中影响锂浸出率因素的研究.doc

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2015.04.005粉煤灰碳酸钠烧结工艺中影响锂浸出率因素的研究代红，李彦恒，侯晓琪，侯永茹（河北工程大学河北省资源勘测研究重点实验室，河北邯郸056038）摘要：以粉煤灰和碳酸钠为原料，采用正交试验探讨了烧结时影响粉煤灰中锂浸出率的因素。结果表明，在碳酸钠与粉煤灰以1︰1的比例在900℃焙烧2h的条件下，锂浸出率可以达到65%。关键词：粉煤灰：碱法；锂；烧结；浸出率；碳酸钠中图分类号：TF826+.3文献标志码：A文章编号：1007-7545（2015

2、）04-0000-00StudyofFactorsEffectingLithiumLeachingRatefromCoalAshinSodiumCarbonateSinteringProcessDAIHong,LIYan-heng,HOUXiao-qi,HOUYong-ru（KeyLaboratoryofResourceExplorationResearchofHebeiProvince,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,Hebei,China）Abstract：

3、Thefactorseffectinglithiumleachingratefromcoalashinsodiumcarbonatesinteringprocesswereinvestigatedbyorthogonaltestwithcoalashandsodiumcarbonateasrawmaterials.Theresultsshowthatlithiumleachingrateis65%byalkalineprocessafterroastedat900℃for2hwithmassratioofcoal

4、ashandsodiumcarbonateof1︰1.Keywords：coalash;alkalineprocess;lithium;sintering;leachingrate;sodiumcarbonate锂是重要的化工原料，广泛应用于航空航天、核聚变发电、锂离子电池等领域[1-2]。锂燃烧能够产生大量热量，可作为火箭助推燃料。锂电池[3-4]作为一种新能源，未来的应用前景更广阔。锂所拥有的特殊物理化学性质决定了它极高的战略价值，然而锂作为一种微量元素，常以化合态赋存在其他矿物中，且储量有限，这与当下我国对

5、锂的巨大需求相矛盾[5]。因此，锂及其相关化合物的制备就显得尤为重要。近年来，煤中伴生锂矿成为研究的热点，从燃煤产物粉煤灰中提取锂也获得空前的关注[6-9]。孙玉壮等[10-12]研究发现准格尔煤田和平朔矿区煤中锂的伴生矿物超常富集。粉煤灰具有以石英和莫来石为主要晶相的玻璃体结构，在高温冷却形成微珠的过程中，微观上形成短程的莫来石晶相，其表示式为3SiO2·2Al2O3；而其长程分布是十分无序的玻璃态[13-14]。粉煤灰只有在一定温度条件下转变为易于发生反应的晶型，才能进一步与碳酸钠反应生成碳酸锂，此为烧结过程

6、；焙烧熟料经过碱浸使固相的锂转入液相中，最终使锂以沉淀的形式被提取出来。本文研究粉煤灰碳酸钠烧结工艺中影响锂浸出率的因素，并通过试验取得最优工艺参数。1试验1.1试验原料试验所用粉煤灰来自山西平朔煤矿中煤燃烧后的灰，化学成分（%）：SiO245~65、Al2O320~35%、Fe2O35~10、CaO5、TiO21.5、Li0.04。化学试剂主要有无水碳酸钠、69%±1%的硝酸溶液、氢氟酸、38%盐酸，均为分析纯；电子纯高氯酸；锂标准溶液（1.0mg/mL）；试验用水均为去离子水。1.2仪器设备马弗炉（1200℃

7、）；真空鼓风干燥箱；电磁搅拌器；原子吸收光谱仪(PEAAS700)。1.3试验方法及流程以碳酸钠为助熔剂加粉煤灰混合均匀，放于马弗炉中焙烧，冷却、磨碎，再经过碱浸使锂进入到溶液中。加碳酸钠焙烧的目的是使粉煤灰中的α-Li2O·Al2O3·4SiO2转化成易于反应的β-Li2O·Al2O3·4SiO2，晶型的转化也使粉煤灰的物理化学性质发生了改变，更容易发生反应。收稿日期：2014-11-23基金项目：河北省自然科学基金项目（D2012402026）作者简介：代红(1990-)，女，河北邢台人，硕士研究生；通信作者

8、：李彦恒(1982-)，男，河北正定人，硕士研究生.采用正交试验法考察碳酸钠用量（本文以粉煤灰的倍数表示）、焙烧温度和焙烧时间对锂浸出率的影响，具体试验步骤如下：将粉煤灰样品研磨后过0.42mm筛子，并按照一定比例将其与无水碳酸钠混合均匀后置于刚玉坩埚中，在马弗炉中焙烧一定时间后将坩埚取出并冷却至常温。将上述样品在研钵中充分研磨，配制100g5%的碳酸钠溶液于锥形瓶中，然