FI126509B - A process for preparing beta-spodumen from a raw material containing alpha-spodumen - Google Patents
A process for preparing beta-spodumen from a raw material containing alpha-spodumen Download PDFInfo
- Publication number
- FI126509B FI126509B FI20155241A FI20155241A FI126509B FI 126509 B FI126509 B FI 126509B FI 20155241 A FI20155241 A FI 20155241A FI 20155241 A FI20155241 A FI 20155241A FI 126509 B FI126509 B FI 126509B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- spodumene
- alpha
- temperature
- heating zone
- granules
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/02—Roasting processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D15/00—Lithium compounds
- C01D15/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Menetelmä beta-spodumeenin valmistamiseksi alfa-spodumeenia sisältävästä raaka-aineestaA process for the preparation of a beta-spodumene from a raw material containing alpha-spodumene
Keksinnön alaField of the Invention
Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä beta-spodumeenin valmistamiseksi alfa-spodumeenipitoisesta raaka-aineesta, etenkin alfa-spodumeenirakeita sisältävästä materiaalista. Tällaisessa menetelmässä alfa-spodumeenirakeita sisältävää materiaalia kuumennetaan ainakin 800 °C lämpötilassa alfa-spodumeenin konvertoimiseksi beta-spodumeeniksi.The present invention relates to a process for the production of beta-spodumene from an alpha-spodumene-containing raw material, in particular material containing alpha-spodumene granules, according to the preamble of claim 1. In such a process, the material containing the alpha-spodumene granules is heated at a temperature of at least 800 ° C to convert the alpha-spodumene to the beta-spodumene.
TaustaBackground
Akkujen valmistuksessa käytetään tänä päivänä enenevässä määrin litiumsuoloja, kuten litiumkarbonaattia sekä litiumferrofosfaattia. Litiumia saadaan litiumia sisältävistä luonnollisista suolaliuoksista sekä erilaisista mineraaleista, kuten spodumeenista, petaliitista ja lepidoliitista. Litium otetaan talteen ja sitä hyödynnetään eri applikaatioissa suolansa muodossa. Metalliselle litiumille on vain vähäistä käyttöä.Lithium salts such as lithium carbonate and lithium ferrophosphate are increasingly used in the manufacture of batteries. Lithium is obtained from natural saline solutions containing lithium and various minerals such as spodumene, petalite and lepidolite. Lithium is recovered and utilized in various applications in the form of its salt. There is little use for metallic lithium.
Spodumeeni, eli litiumalumiinisilikaatti, LiAlSiiOö (LiiOAkOsASiCL), on raaka-aineista erityisen mielenkiintoinen, koska sen pitoisuus malmirikasteessa on suhteellisen korkea ja litium on siitä helposti erotettavissa uuttamalla esimerkiksi natriumkarbonaatilla suoritettavalla paineuutolla tai väkevää mineraalihappoa, kuten rikkihappoa, käyttämällä. Esimerkiksi ioninvaihtajalla tapahtuvat puhdistuksen jälkeen saadaan talteen erittäin puhdas tuote, etenkin puhdasta litiumkarbonaattia.Spodumene, i.e. lithium aluminum silicate, LiAlSiiO6 (LiiOAkOsASiCL), is of particular interest because of its relatively high content in ore concentrate and lithium is readily separable by extraction with, for example, sodium carbonate by pressure extraction or by use of concentrated mineral acid. For example, after purification with an ion exchanger, a very pure product, especially pure lithium carbonate, is recovered.
Spodumeeni esiintyy luonnossa alfa-spodumeenina, joka ennen litiumin erotusta on muutettava beta-spodumeeniksi liukoisuuden parantamiseksi. Kidemuodon muutos saadaan aikaan lämpökäsittelyllä. Niinpä litiumkarbonaatin valmistusprosessiin sisältyy yleensä vaihe, jossa spodumeenirikaste kuumennetaan ainakin 800 °C, tyypillisesti 800-1100 °C lämpötilassa. Näin saatu beta-spodumeenirikaste suspendoidaan veteen lietteen muodostamiseksi, minkä jälkeen haluttu litiumyhdiste, kuten litiumkarbonaatti, voidaan tuottaa esim. paineuutolla natriumkarbonaattia käyttämällä.Spodumene occurs naturally in nature as alpha-spodumene, which must be converted to beta-spodumene before lithium separation to improve solubility. The crystal shape change is achieved by heat treatment. Thus, the lithium carbonate manufacturing process generally involves the step of heating the spodumene concentrate to a temperature of at least 800 ° C, typically 800 to 1100 ° C. The thus obtained beta-spodumene concentrate is suspended in water to form a slurry, after which the desired lithium compound, such as lithium carbonate, can be produced, for example, by pressure extraction using sodium carbonate.
Patenttikirjallisuudessa kuvataan menetelmiä kidemuodon muuttamiseen tähtäävän lämpökäsittelyn toteuttamiseksi. CA-hakemusjulkaisussa 1297265 on esitetty ratkaisu, jossa 1-10 mm rakeita käsitellään kiertomassareaktorissa. Menetelmässä tarvittavan kiertokaasun määrä on varsin suuri ja happea on lisättävä monessa kohtaa erikseen. Tämän seurauksena prosessin energiankulutus ja vastaavasti lämmön tuottamiseen käytettävän polttoaineen kulutus on suuri, mikä lisää ympäristöhaittoja mm. emissioiden kautta. US-hakemusjulkaisusta US2013/0042438 tunnetaan puolestaan menetelmä beta-spodumeenin tuottamiseksi alfa-spodumeenista lämpökäsittelyn avulla, jolloin raaka-aineena käytetään yllä kuvattua ratkaisua pienempikokoista rikastetta tai malmia, jonka raekoko on 20-1000 pm. Tällaiset pienet rakeet käsitellään leijukerrospetissä 800-1000 °C lämpötilassa. Leijutukseen käytetään hapettavia kaasuja.The patent literature describes methods for carrying out a heat treatment for crystalline conversion. CA Application Publication No. 1297265 discloses a solution in which 1-10 mm granules are processed in a circulating mass reactor. The amount of recycle gas required in the process is quite high and oxygen must be added at many points separately. As a result, the energy consumption of the process and the fuel used to produce heat, respectively, are high, which increases the environmental impact of e.g. through issues. US2013 / 0042438, for its part, discloses a process for the production of beta-spodumene from alpha-spodumene by heat treatment using a concentrate or ore having a particle size of 20-1000 µm as a solution above. Such small granules are treated in a fluid bed bed at 800-1000 ° C. Oxidizing gases are used for fluidization.
Tunnettu ratkaisu edellyttää, että reaktoriin syötetään kapean raekokojakauman omaavaa syötettä, jotta kiintoainetta olisi mahdollista tasaisesti leijuttaa. Ratkaisua ei voida soveltaa tapauksiin, joissa rikasteen joukossa on esim. karkean raekoon materiaalia yhdessä saostamalla tai vaahdotuksella tai flotaatiolla saadun hienojakeisen lähtöaineen kanssa.The known solution requires that a feed having a narrow grain size distribution be fed to the reactor in order to be able to uniformly fluidize the solid. The solution is not applicable to cases where the concentrate contains, for example, coarse grain size material together with a fine fraction starting material obtained by precipitation or flotation or flotation.
Yhtenä lämpökäsittelyn lisäongelmana on seikka, että spodumeeniin liittyvät harmeaineet, kuten sivukivi, kvartsi ja maasälpä, helposti saattavat helposti agglomeroitua pitkitetyn lämpökäsittelyn yhteydessä, mikä vaikeuttaa litiumin uuttoa. Toisaalta liian lyhyt lämpökäsittely saattaa puolestaan jättää merkittävän osan spodumeenista alfa-spodumeenin muotoon, mikä vähentää valmistuksen keskimääräistä saantoa.A further problem with heat treatment is that spodumene-related impurities such as sidewalk, quartz and feldspar can easily be agglomerated during extended heat treatment, which makes lithium extraction difficult. On the other hand, too short a heat treatment may leave a significant part of the spodumene in the form of an alpha-spodumene, thus reducing the average yield of the preparation.
Keksinnön yhteenvetoSummary of the Invention
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa ainakin osa tekniikan tasoon liittyvistä epäkohdista ja saada aikaan uudenlainen ratkaisu beta-spodumeenin valmistamiseksi alfa-spodumeenia sisältävästä lähtöaineesta lämpökäsittelyn avulla.It is an object of the present invention to eliminate at least some of the drawbacks associated with the prior art and to provide a novel solution for the preparation of a beta-spodumene from an alpha-spodumene-containing feedstock by heat treatment.
Keksintö perustuu siihen ajatukseen että alfa-spodumeeni syötetään kuumennus-vyöhykkeelle, johon kidemuodon muutokseen tarvittavaa lämpöä tuodaan epäsuoralla lämmityksellä.The invention is based on the idea that the alpha-spodumene is fed into a heating zone, where the heat required for crystal conversion is introduced by indirect heating.
Ainakin osa lämmöstä tuodaan tällöin sopivimmin sellaisten välikappaleiden, eli lämmönsiirtokappaleiden, avulla jotka kykenevät kohdistamaan spodumeenimateriaaliin j auhavaa vaikutusta.At least part of the heat is then preferably introduced by means of spacers, i.e., heat transfer bodies, which are capable of exerting a spodumene material and a grinding action.
Kuumennusvyöhykkeessä rikasteen lämpötila pidetään alle spodumeenimateriaalin agglomeroitumislämpötilan. Tähän lämpötilan asettamiseen vaikuttaa paitsi lähtöaineen sisältämä spodumeenimateriaali, esim. sen sisältämät spodumeenirakeet, myös sivukivi ja harmeaineet, kuten kvartsi ja maasälpä.In the heating zone, the concentrate temperature is maintained below the agglomeration temperature of the spodumene material. This temperature setting is influenced not only by the spodumene material contained in the starting material, e.g., by the spodumene granules it contains, but also by the side stone and the excipients such as quartz and feldspar.
Keksinnön toteuttamiseen voidaan käyttää laitteistoa, joka käsittää pyöritettävän rumpu-uunin, jossa alfa-spodumeenimateriaalia sisältävä lähtöaine on kuumennettavissa yli 800 °C lämpötilassa alfa-spodumeenin konvertoimiseksi beta-spodumeeniksi. Rumpu-uunissa on vaipan rajaamaa uunitilaan, johon on yhdistetty ja johon avautuu välikappaleiden syöttöputki kuumien välikappaleiden syöttämiseksi uunissa kuumennettavan alfa-spodumeeni-materiaalin joukkoon. Välikappaleiden syöttöputken vastakkainen pää on yhdistetty lämmitysuuniin, jossa välikappaleiden lämpötila on nostettavissa ennen niiden syöttämistä rumpu-uuniin. Rumpu-uuniin on edelleen jäljestetty poistoputki, jonka avulla rumpu-uunista on poistettavissa kuumennettua spodumeenimateriaalia. Edullisesti poistoputkesta saatava materiaali on ohjattavissa seulalle, jossa lämmön tuontiin käyttävät välikappaleet on erotettavissa. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.An apparatus comprising a rotary drum furnace in which the feedstock containing the alpha-spodumene material can be heated at a temperature above 800 ° C to convert the alpha-spodumene to the beta-spodumene can be used to carry out the invention. The drum furnace has a jacket-enclosed furnace space which is connected to and opens a spacer feed tube for feeding hot spacers into the furnace heated alpha-spodumene material. The opposite end of the spacer feed tube is connected to a heating furnace where the temperature of the spacer can be raised before being fed to the drum oven. The drum furnace is further provided with a discharge tube for removing heated spodumene material from the drum furnace. Preferably, the material obtained from the exhaust pipe is divertable to a screen where the spacers used for heat transfer are separable. More specifically, the method according to the invention is essentially characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.
Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan huomattavia etuja. Kun lämpö tuodaan epäsuorasti saadaan alfa-spodumeeni konvertoitua beta-muotoon esim. 950-1080 °C:ssa lyhyellä viipymäajalla. Pitämällä lämpötila kyseisellä alueella voidaan konversio saada aikaan ilman, että tapahtuu agglomeroitumista, etenkin ilman että sivukivi ja harmeaineet agglomeroitui si vat. Käyttämällä lämmönsiirtoon lämpöä varaavaa ja sitä luovuttavaa kiinteitä kappaleita, jotka ovat riittävän kovia kohdistamaan lähtöaineeseen mekaanista vaikutusta, kuten jauhavaa vaikutusta, voidaan vähentää kittimäisen spodumeenin tarttumista uunin metallipintoihin. Näin ollen lämpöä siirtävillä kappaleilla vähennetään merkittävästi tai jopa oleellisesti estetään spodumeenin tarttuminen kuumennukseen käytetyn rumpu-uunin sisäseinämiin. Käyttämällä kappaleita, joiden keskimääräinen koko on suurempi kuin spodumeenin, voidaan lämpöä tuovat kappaleet erottaa kuumennuksen jälkeen seulomalla, jolloin mahdollisesti samalla saadaan spodumeenista seulotuksi pois sivukiveä, kvartsia ja muuta harmemateriaalia.The solution of the invention achieves considerable advantages. When heat is indirectly introduced, alpha-spodumene can be converted to beta, e.g., at 950-1080 ° C with a short residence time. By keeping the temperature in the area in question, conversion can be achieved without agglomeration, in particular without agglomeration of the limestone and the excipients. By using heat-transferring and transferring solid bodies which are hard enough to exert a mechanical action on the starting material, such as a grinding action, heat transfer can reduce the adhesion of the putty spodumene to the metal surfaces of the furnace. Thus, the heat transfer bodies significantly reduce, or even substantially prevent, the adherence of the spodumene to the inner walls of the drum oven used for heating. By using pieces having an average size larger than the spodumene, the heat-generating pieces can be separated after heating by screening, possibly removing the rock, quartz, and other lime material from the spodumene.
Esillä olevassa ratkaisussa voidaan käsitellä vaahdotusrikastetta, raskasväliainerikastetta sekä niiden seoksia, sekä pelkkää murskattua malmia, mistä syystä rikasteen tai malmin raekokoja raekokojakauma voi vaihdella laajalla alueella, mikä ei ole mahdollista yllä mainittujen tunnettujen ratkaisujen kohdalla.The present solution can handle flotation concentrate, heavy medium concentrate and mixtures thereof, as well as crushed ore alone, whereby the grain size distribution of concentrate or ore may vary over a wide range which is not possible with the known solutions mentioned above.
Edellä esitetyistä syistä on prosessi tehokas ja energiataloudellinen; kuumennus-vyöhykkeestä saadaan konvertoitunut spodumeeni hyvin poistetuksi ja koska sivukivi ja harmeaineet eivät ole agglomeroituneet, niiden erottaminen kuumennusvyöhykkeen poisteesta voidaan suorittaa esimerkiksi kustannustehokkaasti seulomalla, kuten edellä todettiin.For the above reasons, the process is efficient and energy efficient; the converted spodumene from the heating zone is well removed and, since the limestone and the excipients are not agglomerated, their separation from the heating zone removal can be accomplished, for example, by cost-effective screening, as noted above.
Seuraavassa ryhdytään menetelmää ja laitteistoa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen avulla oheen liitettyyn piirustukseen viitaten.In the following, a detailed description of the method and apparatus will be taken with reference to the accompanying drawing.
Piirustuksen lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
Kuviossa 1 on esitetty yhden esimerkinomaisen sovelluksen yksinkertaistettu prosessikaavio.Figure 1 shows a simplified process diagram of one exemplary embodiment.
Sovelluksetapplications
Kuten edellä esitetystä käy ilmi, esillä oleva teknologia liittyy yleisesti litiumkarbonaatin valmistamiseen. Lähtöaineena on litiumpitoinen mineraali, spodumeeni. Litiumyhdisteiden valmistuksen kannalta spodumeeni on varsin edullinen, koska sen litiumpitoisuus on suhteellisen suuri ja litium on helpohkosti uutettavissa siitä. Etenkin teknologia liittyy tällaisen prosessin lämpökäsittely vaiheeseen Jossa spodumeenirikastetta sisältävää materiaalia kuumennetaan spodumeenin faasitransformaation aikaan saamiseksi.As will be apparent from the foregoing, the present technology is generally associated with the production of lithium carbonate. The starting material is a lithium-containing mineral, spodumene. For the preparation of lithium compounds, spodumene is quite advantageous because it has a relatively high lithium content and is easily extracted from lithium. In particular, the technology relates to the step of heat treating such a process wherein the spodumene concentrate-containing material is heated to effect spodumene phase transformation.
Litiumkarbonaatin tuotantoprosessi alkaa mekaanisella esikäsittelyllä. Louhittu malmi esimurskataan kaivosalueella ja sivukivet poistetaan murskeesta esimerkiksi magneetti-erotuksella tai optisella lajittelulla. Tämän jälkeen murske hienonnetaan, tavallisesti jauhamalla tai murskaamalla. Jauhatus voidaan suorittaa myllyllä, kuten tanko- tai kuulamyllyillä tai näiden kombinaatiolla, ja murskaus kartio- tai valssimurskaimella. Muitakin kovan materiaalin jauhatukseen ja murskaukseen tarkoitettuja laitteita ja laitteistoja voidaan toki käyttää.The lithium carbonate production process begins with mechanical pre-treatment. The mined ore is pre-crushed in the mining area and the side stones are removed from the aggregate, for example by magnetic separation or optical sorting. The crush is then comminuted, usually by grinding or crushing. Grinding may be accomplished by a mill such as rod or ball mills or a combination thereof and crushing by a cone or roller crusher. Of course, other devices and equipment for grinding and crushing hard material can also be used.
Jauhetusta malmista saadaan spodumeeni erotetuksi sopivimmin vaahdotuksella.The spodumene is preferably separated from the ground ore by flotation.
Yaahdotus voidaan tehdä perinteisellä flotaatiolla vesivaiheessa, mutta on myös mahdollista tehdä erotus ja tämän vaiheen rikastus raskasväliainerikastuksella. Yleisesti saatavan rikasteen raekoko (keskimääräinen raekoko) on alueella 0,1-20 mm, etenkin noin 0,6-6 mm.Yawning can be done by conventional flotation in the aqueous phase, but it is also possible to do the separation and enrichment of this stage by heavy medium enrichment. Commonly available concentrate has a grain size (average grain size) in the range of 0.1 to 20 mm, in particular about 0.6 to 6 mm.
Esillä olevassa yhteydessä käytettävät ilmaisut”alfa-spodumeenirakeita sisältävä materiaali”, ”(alfa-)spodumeenimateriaali” sekä ”alfa-spodumeenin lähtöaine” kattavat alfa-spodumeenirikasteen, esimerkiksi edellä esitetyllä tavalla saadun rikasteen lisäksi myös - esirikasteen sekä - malmin.The terms "material containing alpha-spodumene granules", "(alpha) -spodumene material" and "alpha-spodumene starting material" as used in the present context include alpha-spodumene concentrate, for example, in addition to the concentrate obtained as described above, also - precursor and ore.
Niinpä yhdessä sovelluksessa prosessin lähtöaineena on alfa-spodumeenirikaste.Thus, in one embodiment, the starting material for the process is an alpha-spodumene concentrate.
Toisessa sovelluksessa lähtöaineena on esirikaste. Esirikaste on jae, joka saadaan malmista esirikastamalla, esimerkiksi raskasväliaine-erotuksella. Merkittävä osa, esimerkiksi noin 30-50 % malmista esimurskaamalla ja mahdollisesti hienontamalla saadusta syötemassasta voidaan tyypillisesti poistaa jätteeksi. Esirikaste voidaan lämpökäsitellä tässä kuvatulla tavalla sellaisenaan, minkä jälkeen saatavasta materiaalista otetaan talteen beta-spodumeeni esim. seulontarikastuksella.In another embodiment, the starting material is precursor concentrate. Pre-concentrate is a fraction obtained from ore by pre-enrichment, for example by separation of heavy medium. A significant proportion, for example about 30-50% of the feed mass obtained from the pre-crushing and possibly grinding of the ore can typically be removed as waste. The precursor concentrate can be heat-treated as such, followed by recovery of the resulting beta-spodumene from the resulting material, e.g., by screening enrichment.
Kolmannessa sovelluksessa lähtöaineena on malmi. Esimurskattu ja mahdollisesti hienonnettu malmi voidaan lämpökäsitellä tässä kuvatulla tavalla sellaisenaan, minkä jälkeen saatavasta materiaalista otetaan talteen beta-spodumeeni esim. seulonta-rikastuksella. ”Seulontarikastus” tarkoittaa haluttujen rakeiden erottamista ja talteenottamista yhdellä tai useammalla seulalla.In a third embodiment, the starting material is ore. The pre-crushed and optionally comminuted ore may be heat-treated as such, followed by recovery of the resulting beta-spodumene from, for example, screening enrichment. "Screening concentrate" means separating and recovering the desired granules through one or more sieves.
Mekaanisen esikäsittelyn jälkeen alfa-spodumeenimateriaalista poistetaan tämän jälkeen sopivimmin kosteus 150-400 °C:ssa. Kosteuden poistoon voidaan käyttää uunia (esilämmitysuunia). Uunia voidaan lämmittää esimerkiksi biokaasulla, savukaasuilla, nestekaasulla tai konvertoidun rikasteen jäähdytyskaasulla tai edellä esitettyjen lämpöä luovuttavien kaasujen kombinaatiolla. On tosin mahdollista kuumentaa kosteuden poistoon tarkoitettua uunia myös tavallisilla, esim. kiinteillä tai nestemäisillä polttoaineilla.After mechanical pre-treatment, the alpha-spodumene material is then preferably de-humidified at 150-400 ° C. An oven (preheating oven) can be used to remove moisture. The furnace may be heated, for example, with biogas, flue gas, LPG, or converter concentrate cooling gas, or with a combination of the above heat-releasing gases. However, it is also possible to heat the dehumidifying furnace with conventional, e.g. solid or liquid fuels.
Spodumeenimateriaali lämpökäsitellään, jotta kiderakenne saadaan liukenemattomasta a-muodosta liukenevaan β-muotoon. Tyypillisesti alfa-spodumeenirakeita sisältävää materiaalia kuumennetaan kuumennusvyöhykkeessä yli 800 °C lämpötilassa alfa-spodumeenin faasi transformaation aikaansaamiseksi. Käytettävän materiaalin alfa-spodumeeni sisältää kidehilassaan ainakin jonkin verran rautaa epäpuhtautena. Lähtöaineen pääasialliset harmemineraalilajit ovat kvartsi (S1O2) ja alkalimaasälvät, ts. albiitti (NaAlSTOx) ja kalimaasälpä (KAlSfOx). Lähtöaine voi sisältää myös malmin ulkopuolelta (=sivukivestä) peräisin olevia sivukivipartikkeleita.The spodumene material is heat treated to convert the crystal structure from an insoluble α form to a soluble β form. Typically, material containing alpha-spodumene granules is heated in a heating zone at a temperature above 800 ° C to effect phase transformation of the alpha-spodumene. The alpha-spodumene of the material used contains at least some iron in its crystal lattice as an impurity. The main species of the quartz mineral are quartz (S1O2) and alkaline earth alkaloids, i.e. albite (NaAlSTOx) and potassium feldspar (KAlSfOx). The starting material may also contain limestone particles from the outside of the ore (= limestone).
Kuumennusvyöhykkeessä spodumeenimateriaalin ja sen sisältämien spodumeenirakeiden lämpötila pidetään alle (näiden) rikasteen agglomeroitumislämpötilan. Niinpä alfa-spodumeeni saatetaan faasitransformaatioon sopivimmin 950-1080 °C:n, edullisesti 950-1050 °C:n lämpötilassa.In the heating zone, the temperature of the spodumene material and the spodumene granules contained therein are maintained below the agglomeration temperature of the (these) concentrate. Thus, the alpha-spodumene is preferably subjected to phase transformation at a temperature of 950-1080 ° C, preferably 950-1050 ° C.
Kuumennusvyöhyke käsittää yhdessä sovelluksessa yhden ensimmäisen vyöhykkeen, jossa alfa-spodumeenirakeiden lämpötila nostetaan ainakin 800 °C:seen mutta alle alfa-spodumeenin faasitransformaation edellyttämän lämpötilan, sekä toisen vyöhykkeen, jossa lämpötila nostetaan alfa-spodumeenin faasitransformaation edellyttämään lämpötilaan.In one embodiment, the heating zone comprises a first zone raising the temperature of the alpha-spodumene granules to at least 800 ° C but below the temperature required for the phase transformation of the alpha-spodumene and a second zone raising the temperature to the temperature required for the phase transformation of the alpha-spodumene.
Ensimmäisessä sovelluksessa kuumennukseen käytetään useampaan saijaan jäljestettyä kuumennuslaitetta. Esimerkiksi voidaan käyttää ainakin kahta sarjaan jäljestettyä uunia, kuten rumpu-uunia, jolloin alfa-spodumeeniraejae ensin syötetään ensimmäisen vyöhykkeen muodostavaan ensimmäiseen uuniin, jossa alfa-spodumeeniraejakeen rakeiden lämpötila nostetaan ainakin 800 °C:seen, jolloin tämän uunin poiste johdetaan toisen vyöhykkeen muodostavaan toiseen uuniin, jossa lämpötila nostetaan ainakin 950 °C:seen.In the first embodiment, the heater employs a plurality of heater devices that are tracked at multiple locations. For example, at least two series-tracked ovens, such as a drum oven, may be used, the alpha-spodumene fraction being first fed to the first zone forming the first zone, raising the granule temperature of the alpha-spodumene fraction to at least 800 , raising the temperature to at least 950 ° C.
Toinen uuni voi puolestaan olla jaettu kahdeksi lämmitysvyöhykkeeksi, jolloin alfa-spodumeeniraejakeen lämpötila nostetaan vaiheittain ainakin 950 °C:seen.The second furnace, in turn, may be divided into two heating zones, whereby the temperature of the alpha-spodumene fraction is gradually increased to at least 950 ° C.
Edellä mainitut uunit ovat sopivimmin rumpu-uuneja, jotka soveltuvat jatkuvatoimiseen toimintaan. Näissä rumpu-uuneissa on tyypillisesti vaipallinen uunitila.The above-mentioned ovens are preferably drum ovens suitable for continuous operation. These drum ovens typically have a shell oven space.
Tyypillisesti esillä olevassa teknologiassa, esimerkiksi esilämmitys-, konversio-ja vastaavasti jäähdytysvyöhykkeenä käytettävä rumpu-uuni käsittää pyöritettävän lieriön eli rummun, jonka pituus voi olla 1-30 metriä ja sisähalkaisija (eli varsinaisen uunithan halkaisija) noin 0,1-5 m. Käsiteltävä materiaali on syötettävissä rummun syöttöpäähän ja käsitelty materiaali on poistettavissa rummun vastakkaisesta päästä, eli sen poistopäästä.Typically, the drum furnace used in the present technology, for example as a preheating, conversion and cooling zone, comprises a rotatable cylinder or drum, which may be from 1 to 30 meters in length and an internal diameter (i.e., diameter of the furnace) of about 0.1 to 5 meters. can be fed to the drum feed end and the treated material can be discharged from the opposite end of the drum, i.e. its outlet end.
Rumpu on sopivimmin asetettu kulma-asentoon siten, että rummun syöttöpäästä katsottuna rummun keskiakseli muodostaa terävän kulman suhteessa vaaka-tasoon, esimerkiksi kulma voi olla noin 0,1-20 astetta, esim. 5-15, vaakatason suhteen. Viipymäaika uunissa voi olla noin 1-180 minuuttia ja rummun pyörimisnopeus keskiakselin ympäri on noin 1-50 kierrosta minuutissa.Preferably, the drum is positioned at an angle such that, viewed from the drum feed end, the center axis of the drum forms an acute angle with respect to the horizontal, for example the angle may be about 0.1-20 degrees, e.g. 5-15, relative to the horizontal. The residence time in the furnace can be about 1-180 minutes and the rotation speed of the drum around the central axis is about 1-50 rpm.
Rummun pituus, keskiakselin kulma-asento sekä rummun pituus ja pyörimisnopeus valitaan käsiteltävän materiaalin ja sen määrän mukaan.The length of the drum, the angular position of the center shaft, and the length and speed of rotation of the drum are selected according to the material being processed and its amount.
Yhdessä sovelluksessa lämpöenergiaa tuodaan konversiovyöhykkeelle lämpöä varaavien ja sitä luovuttavien välikappaleiden avulla. Sopivimmin välikappaleet ovat kovaa materiaalia, kuten metallia, keraamista materiaalia tai kiviainesta. Välikappaleilla voi olla säännöllinen geometrinen muoto. Ne voivat olla lieriömäisiä, kuutiomaisia tai pallomaisia. Välikappaleet voivat myös olla sellaisia kolmiulotteisia kappaleita, joiden ulkomuoto on epäsäännöllinen ja määrittelemätön. Kooltaan ne ovat yleensä suurempia kuin prosessin syötteen keskimääräinen raekoko, jotta ne olisi erotettavissa mekaanisesti esim. seulomalla konversiovyöhykkeen poistosta. Tyypillisesti välikappaleista ainakin 90 %, etenkin ainakin 95 %, sopivimmin ainakin 99 %, on kooltaan 6 mm tai suurempia, sopivimmin välikappaleista ainakin 90 %, etenkin ainakin 95 %, sopivimmin ainakin 99 %, on kooltaan 20 mm tai suurempia.In one embodiment, thermal energy is introduced into the conversion zone by means of heat accumulating and releasing means. Preferably, the spacers are made of a hard material such as metal, ceramic material or rock material. The spacers may have a regular geometric shape. They may be cylindrical, cubic or spherical. The spacers may also be three-dimensional bodies whose appearance is irregular and undefined. They are generally larger in size than the average grain size of the process input so that they can be mechanically separated, e.g., by screening for conversion zone removal. Typically, at least 90%, in particular at least 95%, preferably at least 99%, of the spacers are 6 mm or larger in size, most preferably at least 90%, especially at least 95%, preferably at least 99%, of 20 mm or larger.
Kuumennusvaihetta tarkastellaan vielä lähemmin alla oheisen piirustuksen avulla.The heating step is further examined below with reference to the drawing.
Kuumennusvyöhykkeen jälkeen voidaan vielä suorittaa beta-spodumeenin rikastaminen seulomalla. Edullisessa sovelluksessa kuumennusvyöhykkeen poiste seulotaan sivukiven ja harmekiven, kuten kvartsin ja maasälvän, erottamiseksi beta-spodumeenista.After the heating zone, further enrichment of the beta-spodumen by screening may be performed. In a preferred embodiment, the exit of the heating zone is screened to separate sidestone and limestone, such as quartz and feldspar, from the beta spodumene.
Saatavasta β-spodumeenista voidaan litium ottaa talteen sinänsä tunnetulla tavalla.The resulting β-spodumene can be recovered in a manner known per se.
Yhdessä sovelluksessa liuotetaan litium jatkuvatoimisella natriumkarbonaatti-paineliuotusprosessilla. Liuotus voidaan suorittaa esimerkiksi natriumkarbonaatin (Na2CC>3) vesiliuoksessa 180-250 °C, etenkin 200-220 °C, lämpötilassa ja 10-30 bar, etenkin noin 20 bar, paineessa.In one embodiment, lithium is dissolved by a continuous sodium carbonate pressure leaching process. The dissolution can be carried out, for example, in an aqueous solution of sodium carbonate (Na 2 CO 3) at a temperature of 180-250 ° C, especially 200-220 ° C and a pressure of 10-30 bar, especially about 20 bar.
Paineliuotuksessa tapahtuu ioninvaihtoreaktio, jossa natriumionit korvaavat spodumeenin hilassa olevat litiumionit muodostaen synteettistä silikaattia, analsiimia (NaAlSiiCVEEO). Litium siirtyy puolestaan natriumkarbonaattiliuokseen, jolloin muodostuu liukenematonta litiumkarbonaattia (L12CO3).In pressure leaching, an ion exchange reaction occurs, in which the sodium ions replace the lithium ions in the lattice of the spodumene to form a synthetic silicate, the analyte (NaAlSiiCVEEO). Lithium, in turn, is transferred to the sodium carbonate solution to form insoluble lithium carbonate (L12CO3).
Paineliuotuksen tuotteet otetaan talteen ja ne jäähdytetään valittuun lämpötilaan, yleensä toimitaan ympäristön lämpötilassa, sopivimmin toimitaan noin 20-25 °C:ssa. Suspensioon lisätään hiilidioksidia 5-20 bar, etenkin noin 8-11 bar paineessa liukoisen litium-vetykarbonaatin (L1HCO3) muodostamiseksi nestevaiheeseen. Saadusta liuoksesta suodatetaan ensin pois kiinteä analsiimi, minkä jälkeen L1HCO3 kiteytetään, jolloin saadaan kiinteää litiumkarbonaattia.The pressure leaching products are recovered and cooled to a selected temperature, generally operating at ambient temperature, most preferably operating at about 20-25 ° C. Carbon dioxide is added to the suspension at a pressure of 5 to 20 bar, in particular about 8 to 11 bar, to form a soluble lithium hydrogen carbonate (L1HCO3) in the liquid phase. The solid solution is first filtered off from the resulting solution, and then L1HCO3 is crystallized to give solid lithium carbonate.
Lopputuote on erikoispuhdasta litiumkarbonaattia, jonka puhtaus on yli 99,9 %, edullisesti ainakin 99,99 %.The end product is high purity lithium carbonate having a purity of more than 99.9%, preferably at least 99.99%.
Menetelmiä litiumkarbonaatin talteenottamiseksi ja litiumbikarbonaatin puhdistamiseksi on kuvattu esimerkiksi hakemusjulkaisussa WO 2010/103173 ja WO 2013/140039.Methods for recovering lithium carbonate and purifying lithium bicarbonate are described, for example, in WO 2010/103173 and WO 2013/140039.
Seuraavassa viitataan oheiseen piirustukseen, jossa on kuvattu yksi esimerkinomainen laitteistoratkaisu, joka soveltuu alfa-spodumeenin faasitransformaation suorittamiseen.Reference will now be made to the accompanying drawing, which illustrates one exemplary hardware solution suitable for performing phase transformation of an alpha-spodumene.
Piirustuksen mukaisesti laitteisto käsittää kolme sarjaan kytkettyä lämmönsiirto-vyöhykettä, nimittäin esilämmitysrummun 1, konversiorummun 2 ja jäähdytysrummun 3.According to the drawing, the apparatus comprises three series-connected heat transfer zones, namely a preheating drum 1, a conversion drum 2 and a cooling drum 3.
Kuvion 1 ratkaisussa prosessissa tarvittavan lämmön tuottamiseen käytetään polttokattilaa 8, jossa poltetaan orgaanista materiaalia, kuten biopolttoainetta. Höyrykattilassa 9 tuotetaan puolestaan sähkötuotannossa 10 tarvittavaa paineistettua höyryä. Happitehtaassa 7 erotetaan puolestaan happea ilmasta. Korostettakoon että näiden laitteistojen sijaan voidaan käyttää muita ratkaisuja tarvittavan lämmön tuottamiseen.In the solution of Figure 1, a combustion boiler 8 is used to generate the heat needed in the process, where organic material such as biofuel is burned. The steam boiler 9, in turn, produces the pressurized steam needed for power generation 10. The oxygen plant 7, in turn, separates oxygen from the air. It should be emphasized that other solutions can be used instead of these installations to generate the required heat.
Rummut 1-3 ovat tyypillisesti pyöritettävissä keskiakselinsa ympäri ja sopivimmin kulma-asentoon asennettuja, jotta käsiteltävä materiaali painovoiman vaikutuksesta kulkisi niiden läpi. Rummut voivat olla dimensioiltaan samanlaisia.The drums 1-3 are typically rotatable about their central axis and are preferably mounted in an angular position so that the material to be processed will pass through them under gravity. The drums can have the same dimensions.
Konversiorummun pituus voi olla 2-25 m, etenkin noin 3-20 m, esimerkiksi 4-15 m. Sen uunitilan halkaisija on esimerkiksi 0,1-5 m, kuten 0,5-3 m.The conversion drum can have a length of 2 to 25 m, especially about 3 to 20 m, for example 4 to 15 m. It has a furnace space diameter of, for example, 0.1 to 5 m, such as 0.5 to 3 m.
Yhdessä sovelluksessa esilämmitysrumpu on pituudeltaan ainakin jonkin verran lyhyempi kuin konversiorumpu, esim. sen pituus on 0,1 - 0,9 kertaa konversiorummun pituus. Yhdessä sovelluksessa esilämmitysrumpu on halkaisijaltaan suurempi kuin konversiorumpu, esim. sen halkaisija on 1,1-3 kertaa konversiorummun halkaisija.In one embodiment, the preheating drum is at least somewhat shorter in length than the conversion drum, e.g., 0.1 to 0.9 times the length of the conversion drum. In one embodiment, the preheating drum is larger in diameter than the conversion drum, e.g., 1.1 to 3 times the diameter of the conversion drum.
Yhdessä sovelluksessa jäähdytysrumpu on pituudeltaan ainakin jonkin verran lyhyempi kuin konversiorumpu, esim. sen pituus on 0,1 - 0,9 kertaa konversiorummun pituus. Yhdessä sovelluksessa jäähdytysrumpu on halkaisijaltaan suurempi kuin konversiorumpu, esim. sen halkaisija on 1,1-3 kertaa konversiorummun halkaisija.In one embodiment, the cooling drum is at least somewhat shorter in length than the conversion drum, e.g., 0.1 to 0.9 times the length of the conversion drum. In one embodiment, the cooling drum is larger in diameter than the conversion drum, e.g., 1.1 to 3 times the diameter of the conversion drum.
Viitenumerolla 1 merkityssä esilämmitysrummussa poistetaan alfa-spodumeeni-materiaalista kosteus noin 150-400 °C:ssa. Lämmitykseen käytetään esim. seuraavasta vaiheesta, eli konversiorummussa 2 saatavaa kuumaa savukaasua, kuten kuviossa on esitetty.The preheating drum designated by reference numeral 1 removes moisture from the alpha-spodumene material at about 150-400 ° C. For heating, for example, hot flue gas from the next step, i.e. the conversion drum 2, is used, as shown in the figure.
Esilämmitysrummusta materiaali syötetään vaipalliseen 2’ konversiorumpuun 2, joka muodostaa alfa-spodumeenin faasitransformaation suorittamisen kuumennusvyöhykkeen. Rumpu-uunissa alfa-spodumeenirakeita sisältävä materiaali on kuumennettavissa 800 °C:n, edullisesti ainakin 950 °C:n, lämpötilaan.From the preheating drum, the material is fed to a jacketed 2 'conversion drum 2, which forms a heating zone for performing the phase transformation of the alpha-spodumene. In the drum oven, the material containing the alpha-spodumene granules can be heated to a temperature of 800 ° C, preferably at least 950 ° C.
Rumpu on jaettu kahteen osaan, jolloin rummun - rikasteen kulkusuunnassa - ensimmäistä osaa lämmitetään savukaasuilla, kun taas jälkimmäistä osaa, joka muodostaa varsinaisen konversiovyöhykkeen, lämmitetään epäsuoralla lämmityksellä. Osa lämmöstä tuodaan sähkölämmityksellä 12, etenkin sähkövastuksilla, ja osa lämpöä varaavien ja luovuttavien välikappaleiden 13 avulla. Näin rumpu-uuniin tuodaan lämpöä sen vaipan kautta johtumalla ja lisäksi säteilemällä.The drum is divided into two parts, whereby the first part of the drum - in the direction of concentrate travel - is heated by the flue gases, while the latter part, which constitutes the actual conversion zone, is heated by indirect heating. Part of the heat is supplied by electric heating 12, in particular electrical resistors, and some heat is provided by means of charge and release means 13. In this way, heat is introduced into the drum furnace through its casing and further by radiation.
Rumpu-uunissa on alfa-spodumeenirakeiden syöttöyhteellä 14 varustettu uunitila 2’, jota ympäröi vaippa 2” ja jossa edelleen on beta-spodumeenin poistoyhde 15.The drum furnace has a furnace space 2 'provided with an alpha-spodumene granule inlet 14, surrounded by a jacket 2' and further having a beta-spodumene outlet 15.
Uunin vaipassa 2” on kuumennukseen käytettävän kaasun tuloyhde 16 ja lämpöä luovuttavan kaasun poistoyhde 17 lämmön tuomiseksi mmpu-uuniin vaipan läpi,The furnace jacket 2 'has a heating gas inlet 16 and a heat release gas outlet 17 for introducing heat into the mmpu furnace through the jacket,
Kuumennusvyöhykkeessä 2 rikasteen lämpötila pidetään alle rikasteeseen sisältyvien sivukomponenttien, kuten sivukiven ja harmien, agglomeroitumislämpötilan. Spodumeenirikaste sisältää tyypillisesti harmeina kvartsia ja maasälpiä ja vastaavia piipitoisia aineita ja mineraaleja, jotka kuumennuksen vaikutuksesta saattavat agglomeroitua.In the heating zone 2, the concentrate temperature is kept below the agglomeration temperature of the minor constituents contained in the concentrate, such as limestone and harm. Spodumene concentrate typically contains gray quartz and feldspar and similar siliceous materials and minerals that may agglomerate under heating.
Kuumennusvyöhykkeeseen 2 syötetään alfa-spodumeeniraejae, jonka rakeiden keskimääräinen raekoko on 0,5-6 mm.The heating zone 2 is fed with an alpha-spodumene fraction having an average grain size of 0.5-6 mm.
Kuten yllä on todettu, keksinnössä voidaan käsitellä leveän raekokojakauman omaavaa syöttöä. Niinpä yhdessä sovelluksessa kuumennusvyöhykkeeseen syötetään ensimmäinen alfa-spodumeeniraejae, jonka rakeiden keskimääräinen raekoko on 0,5-6 mm sekä toinen alfa-spodumeeniraejae, jonka rakeiden keskimääräinen raekoko on 0,02-1 mm, jolloin ensimmäinen ja toinen raejae syötetään kuumennusvyöhykkeeseen joko samanaikaisesti tai peräkkäin. Lämpöä tuovat välikappaleet 13 lämmitetään kappaleiden lämmitysruunissa 11, jota kuumennetaan savukaasuilla, jotka piirustuksen mukaisessa tapauksessa saadaan polttokattilasta 8, jossa esimerkiksi poltetaan biopolttoainetta. Rumpu-uunissa on kuumien välikappaleiden syöttöyhde 18, joka avautuu vaipan rajaamaan uunitilaan välikappaleiden syöttämiseksi uunissa kuumennettavien alfa-spodumeenirakeiden sekaan, jolloin välikappaleiden syöttöyhde on yhdistetty uuniin 11, jossa välikappaleiden lämpötila on nostettavissa. Välikappaleet luovuttavat lämpöään kuumennettavalla materiaalille. Sopivimmin lämpöä tuovat välikappaleet 13 ovat metallia, keraamista materiaalia tai kiviainesta, edullisesti välikappaleet ovat kolmiulotteiselta muodoltaan lieriömäisiä, kuutiomaisia, pallomaisia tai epämääräisen muotoisia. Mekaanisen vaikutuksen aikaansaamiseksi spodumeeniin välikappaleet ovat pinnaltaan kovia. Välikappaleet sekoittuvat käsiteltävää materiaaliin ja kohdistavat spodumeenirakeisiin jauhavan vaikutuksen rummun pyöriessä. Samalla välikappaleet kaapivat kittimäistä spodumeenia rummun pinnasta ja estävät spodumeenin kerrostumisen rummun sisäpintaan.As stated above, the invention can handle a feed having a wide grain size distribution. Thus, in one embodiment, a first alpha-spodumene grain having an average grain size of 0.5-6 mm and a second alpha-spodumene grain having an average grain size of 0.02-1 mm are fed into the heating zone, wherein the first and second grain particles are fed to the heating zone simultaneously or sequentially. . The heat-generating spacers 13 are heated in a heating unit 11 of the pieces, which is heated by the flue gases which, in the case illustrated, are obtained from the combustion boiler 8, which for example burns biofuel. The drum furnace has a hot spacer feeder 18 which opens into a jacket-defined furnace space for feeding spacers to the oven-heated alpha-spodumene granules, wherein the spacer feeder is connected to an oven 11 where the spacer temperature can be increased. The spacers release their heat to the material to be heated. Most preferably, the heat-generating spacers 13 are of metal, ceramic, or rock material, preferably the spacers are cylindrical, cubic, spherical, or of indeterminate shape. To provide a mechanical effect on the spodumene, the spacers have a hard surface. The spacers mix with the material to be treated and exert a grinding effect on the spodumene granules as the drum rotates. At the same time, the spacers scrape the putty spodumen from the surface of the drum and prevent the spodumen from depositing on the inside of the drum.
Beta-spodumeeni otetaan talteen kuumennusvyöhykkeen tuotteena (poiste) poistoyhteen 15 kautta. Tämä on yhdistetty seulaan 4, jonka avulla lämmön tuontiin käyttävät välikappaleet on erotettavissa poisteesta.My beta spodumene is recovered as a product of the heating zone (deletion) via outlet 15. This is connected to a screen 4, which allows the spacers used for the introduction of heat to be separated from the outlet.
Yhdessä sovelluksessa seulalla 4 erotetaan pois välikappaleet ja päästetään muu materiaali läpi. Seulan 4 seulakoko voidaan siksi valita sekä syötteen että välikappaleiden koon mukaan.In one embodiment, the screen 4 separates the spacers and allows other material to pass through. The screen size of the screen 4 can therefore be selected according to the size of both the feed and the spacers.
Yhdessä sovelluksessa valitaan seulakoko, joka on korkeintaan 20,0 mm ja etenkin 6,0 mm tai tätä suurempi, jolloin saadaan välikappaleet tehokkaasti erotetuksi.In one embodiment, a screen size of up to 20.0 mm, and in particular 6.0 mm or greater, is selected to effectively separate the spacers.
Edellä esitettyyn liittyy se etu, että syötettäessä prosessiin materiaalia, jonka keskimääräinen rae- tai partikkelikoko on 0,5-6,0 mm, kaikki malmimurske saadaan läpäisemään seula 4, jolloin voidaan estää se, että esimerkiksi malmia tai sivukivi- tai harmekappaleita siirtyisi kulkemaan välikappaleiden mukana, jolloin ne saattaisivat agglomeroitua tai sulaa välikappaleiden kanssa lämmitysuunissa 11.The foregoing has the advantage that, when material having an average grain or particle size of 0.5 to 6.0 mm is introduced into the process, all ore crush is made to pass through screen 4, thereby preventing, for example, the passage of ore or limestone or lime which may agglomerate or melt with spacers in the heating furnace 11.
Kuumennusvyöhykkeen poisteesta erotettavat välikappaleet johdetaan jäähdyttämättä kuumennukseen 11 niiden lämpötilan nostamiseksi ennalta valittuun lämpötilaan, minkä jälkeen ne kierrätetään kuumennusvyöhykkeessä uudelleen käytettäviksi.The spacers to be separated from the heating zone effluent are led without heating to the heating 11 to raise their temperature to a preselected temperature, and then recycled in the heating zone for reuse.
Edellä esitetyn perusteella yhdessä sovelluksessa kuumennusvyöhykkeeltä poistettava tuote (poiste) seulotaan ensin seulalla 4, jonka seulakoko on 6,0 mm tai suurempi, jolloin saadaan erotetuksi lämpöä tuovat välikappaleet.Based on the foregoing, in one embodiment, the product (effluent) to be removed from the heating zone is first screened with a screen 4 having a screen size of 6.0 mm or larger to separate the heat-producing spacers.
Seulan läpäissyt osa seulotaan valinnanvaraisen jäähdytyksen jälkeen toisella seulalla 5.After optional cooling, pass the passed portion through a second sieve 5.
Yhdessä sovelluksessa valmistetaan beta-spodumeenia, joka käsittää rakeita, jotka läpäisevät seulan, jonka seulakoko on vähintään 0,3 mm ja korkeintaan noin 1,2 mm, sopivimmin noin 0,5-1 mm, esim. noin 0,7 mm.In one embodiment, a beta-spodumene is prepared comprising granules which pass through a sieve having a sieve size of at least 0.3 mm and at most about 1.2 mm, preferably about 0.5 to 1 mm, e.g. about 0.7 mm.
Toisen seulan 5 seulakoko on sopivimmin noin 0,3-1,0 mm (esim. noin 0,7 mm), jolloin beta-spodumeeni otetaan talteen jälkimmäisen seulan läpäisseenä osana.Preferably, the second screen 5 has a screen size of about 0.3 to 1.0 mm (e.g., about 0.7 mm), whereby the beta-spodumene is recovered as part of the second screen.
Saatava beta-spodumeeni jäähdytetään 6 ennen toista seulaa 5 tai sen jälkeen noin 100-250 °C lämpötilaan, minkä lämpöisenä se otetaan talteen. Viitenumerolla 6 on merkitty termosiilo, joka on tarkoitettu talteen otettavan spodumeenin säilömiseksi halutussa lämpötilassa. Jäähdytysrumpu 3 voi olla piirustuksen esittämän mukainen, jolloin ensimmäisessä vaiheessa jäähdytetään kuumennusvyöhykkeen 2 ja ensimmäisen seulan 4 kautta kulkenut tuote ensin kaasulla ja sen jälkeen vesijäähdytyksellä. Kaasu saadaan esimerkiksi happitehtaalta 7, jossa ilman typpi ja happi erotetaan toisistaan, jolloin typpeä voidaan käyttää jäähdytysrummun kaasujäähdytyksen väliaineena. Happea käytetään puolestaan biopolttoaineen polttoon polttoyksikössä 8. Jäähdytyksestä saatava beta-spodumeenituote seulotaan toisella seulalla 5, kuten yllä selostettiin. Näin saatava, tyypillisesti 100-250 °C:einen beta-spodumeeni viedään liuotuskäsittelyyn, jossa sen sisältämä litium erotetaan liuottamalla.The resulting beta-spodumene is cooled 6 before or after the second screen to a temperature of about 100-250 ° C at which time it is recovered. Reference numeral 6 denotes a thermal silo intended to maintain the recovered spodumene at a desired temperature. The cooling drum 3 may be as shown in the drawing, in which, in a first step, the product which has passed through the heating zone 2 and the first screen 4 is cooled first by gas and then by water cooling. The gas is obtained, for example, from an oxygen plant 7, in which the nitrogen in the air is separated from the oxygen, whereby the nitrogen can be used as a gas cooling medium for the cooling drum. Oxygen, in turn, is used to burn biofuel in combustion unit 8. The beta-spodumene product from cooling is screened through another screen 5, as described above. The beta-spodumene thus obtained, typically 100-250 ° C, is subjected to a leaching treatment, in which the lithium contained therein is leached.
Kuten yllä todetaan, kuumennusvyöhyke voi olla kaksiosainen tai se voi koostua kahdesta sarjaan kytketystä kuumennusvyöhykkeestä.As stated above, the heating zone may be two-piece or may consist of two heating zones connected in series.
Yhdessä edullisessa sovelluksessa kuviossa 1 esitetty rumpu-uuni 2 jaetaan keskeltä säteilylevyillä, jotka termisesti erottavat toisistaan kaksi vyöhykettä, jossa on eri lämpötilat. Lämpöä varaavat ja luovuttavat välikappaleet voidaan syöttää säteilylevyjen taakse (spodumeenin kulkusuunnassa).In one preferred embodiment, the drum furnace 2 shown in Figure 1 is divided in the middle by radiation plates which thermally separate two zones having different temperatures. The heat accumulating and releasing spacers can be fed behind the radiation plates (in the direction of the spodumene).
Teollinen käyttökelpoisuusIndustrial Applicability
Esillä oleva ratkaisu soveltuu beta-spodumeenin tuottamiseen. Beta-spodumeenista voidaan puolestaan valmistaa esim. paristo-ja akkusovelluksiin soveltuvia litiumyhdisteitä.The present solution is suitable for the production of beta spodumene. Beta-spodumene, in turn, can be used to make lithium compounds suitable, for example, for battery and accumulator applications.
Viitenumeroluettelo 1. Esil ämmity srumpu 2. Konversiorumpu 2’ Vaippa 2” Uunitila 3. Jäähdytysrumpu 4. Seula 6,0 mm 5. Seula 0,7 mm 6. Termosiilo 7. Happitehdas 8. Biopoltto 9. Höyrykattila 10. Sähkön valmistus 11. Välikappaleiden lämmitys 12. Sähkövastukset 13. Välikappaleet 14. Syöttöyhde alfa-spodumeenimateriaalille 15. Poistoyhde beta-spodumeenille 16. Kaasun tuloyhde 16 17. Kaasun poistoyhdeReference Number List 1. Preheated drum 2. Conversion drum 2 'Sheath 2 ”Oven space 3. Cooling drum 4. Screen 6.0 mm 5. Screen 0.7 mm 6. Thermal silo 7. Oxygen plant 8. Biofuel 9. Steam boiler 10. Electricity generation 11. Heating of spacers 12. Electrical resistors 13. spacers 14. Inlet for alpha-spodumene material 15. Outlet for beta-spodumene 16. Gas inlet 16 17. Gas outlet
Viitejulkaisutreference Publications
Patenttijulkaisut CA 1297265 US 2013/0042438 WO 2010/103173 WO 2013/140039CA 1297265 US 2013/0042438 WO 2010/103173 WO 2013/140039
Claims (28)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20155241A FI126509B (en) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | A process for preparing beta-spodumen from a raw material containing alpha-spodumen |
PCT/FI2016/050208 WO2016156671A1 (en) | 2015-04-02 | 2016-04-04 | Method for producing beta-spodumene from a raw material containing alpha-spodumene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20155241A FI126509B (en) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | A process for preparing beta-spodumen from a raw material containing alpha-spodumen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20155241A FI20155241A (en) | 2016-10-03 |
FI126509B true FI126509B (en) | 2017-01-13 |
Family
ID=56081503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20155241A FI126509B (en) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | A process for preparing beta-spodumen from a raw material containing alpha-spodumen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI126509B (en) |
WO (1) | WO2016156671A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108070725B (en) * | 2016-11-07 | 2021-06-25 | 尤米科尔公司 | Method for recovering lithium |
CN107628627A (en) * | 2017-10-16 | 2018-01-26 | 福州大学 | A kind of method of natural spodumene circulation roasting crystal formation conversion |
AU2021325573A1 (en) * | 2020-08-12 | 2023-03-02 | Calix Ltd | A method for the pyroprocessing of powders |
CN112758946A (en) * | 2021-03-16 | 2021-05-07 | 长沙市原鹏化工科技有限公司 | Preparation method of microcrystalline spodumene micro powder |
BR112023019559A2 (en) * | 2021-03-30 | 2023-10-31 | Rio Tinto Iron And Titanium Canada Inc | RECOVERY OF LITHIUM FROM SPODUMENE |
CN114604880A (en) * | 2022-04-21 | 2022-06-10 | 江西金辉锂业有限公司 | Preparation and purification device for battery-grade lithium hydroxide |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1179730A (en) * | 1997-09-01 | 1999-03-23 | Chichibu Onoda Cement Corp | Production of beta-spodumene superfine particle |
CN1640816A (en) * | 2004-01-16 | 2005-07-20 | 北京奥凯元科技发展有限公司 | Method for preparing quality beta-type spodumene |
US8016936B2 (en) * | 2004-05-03 | 2011-09-13 | Imerys Pigments, Inc. | Methods of calcining particulate material |
FI122831B (en) * | 2010-05-25 | 2012-07-31 | Outotec Oyj | A method for treating a spodumene |
-
2015
- 2015-04-02 FI FI20155241A patent/FI126509B/en not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-04-04 WO PCT/FI2016/050208 patent/WO2016156671A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016156671A1 (en) | 2016-10-06 |
FI20155241A (en) | 2016-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI126509B (en) | A process for preparing beta-spodumen from a raw material containing alpha-spodumen | |
JP7258093B2 (en) | Recovery of lithium from silicate minerals | |
CN107250078B (en) | A kind of device recycling the white slag generated in steel production stage | |
Jena et al. | Investigation of microwave roasting for potash extraction from nepheline syenite | |
CN114269956A (en) | System for treating red mud and method for treating red mud | |
Hu et al. | Micro-structural evolution of high aluminium fly ash enhanced by microwave heating to accelerate activation reaction process | |
KR101998139B1 (en) | Treatment method for inorganic waste by exchanging materials | |
JP2004024998A (en) | Treatment method of contaminated soil | |
CN101781718B (en) | Method for extracting metal cobalt and tungsten from scrap hard alloy and special calcining device | |
WO2022148452A1 (en) | Petroleum coke treatment apparatus, process, and treatment system | |
WO2016165003A1 (en) | Process for upgrading asbestos tailings | |
JP2005029402A (en) | Method for producing cement | |
US20240018622A1 (en) | A method for the pyroprocessing of powders | |
KR101999791B1 (en) | Grinding type dechlorination unit | |
EA044807B1 (en) | SYSTEM FOR PROCESSING RED MUKE AND METHOD FOR PROCESSING RED MUKE | |
GB2623751A (en) | Production of battery grade chemicals | |
JPH0684259B2 (en) | Method for producing high-purity low-phosphorus quicklime | |
CN116692906A (en) | Lithium salt preparation device and preparation method | |
WO2010044595A2 (en) | Apparatus and method for treating mine waste |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 126509 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
MM | Patent lapsed |