拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2017.09.007拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制研究曹阿林a，李春焕b（百色学院，a.材料科学与工程学院，b.化学与环境工程学院，广西高校桂西区域生态环境分析和污染控制重点实验室，广西百色533000）摘要：研究了拜耳法氧化铝生产过程中锂的富集机制。结果表明，在拜耳法氧化铝生产工艺中，铝土矿中约有80%金属锂在高压溶出过程中以铝酸锂的形式进入铝酸钠溶液，后经晶种分解全部进入结晶氢氧化铝中，在氢氧化铝的高温煅烧过程中，因升华作用损失约25%的金属锂，其余以氧化物形式富集在氧化铝制品中，其含量随着入磨铝土矿中

2、金属锂含量的增加而增加、随铝土矿A/S比的增加而降低。关键词：拜耳法；氧化铝；锂；溶出；富集；机制中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1007-7545（2017）09-0000-00EnrichmentMechanismofLithiuminBayerProcessofAluminaProductionCAOA-lina,LIChun-huanb(a.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,b.CollegeofChemical＆EnvironmentEngineering,BaiseUniversity,Baise53

3、3000,Guangxi,China)Abstract：EnrichmentmechanismoflithiuminBayerProcessofaluminaproductionwasstudied.Theresultsshowthat80%oflithiuminbauxitefirstflowsintosodiumaluminatesolutioninformoflithiumaluminateduringpressuredigestion,andthengoesintocrystallizedaluminiumhydroxideduringseedprecipita

4、tion.25%oflithiumaluminatelossoccursinsublimation,andtherestlithiumisenrichedinaluminainformofoxide.Lithiuminaluminariseswithincreaseoflithiumconcentrationinbauxite,anddropswithdecreaseofA/Sofbauxite.Keywords：BayerProcess;alumina;lithium;digestion;enrichment;mechanism在冰晶石—氧化铝熔盐铝电解工艺中，添加金

5、属锂盐（氟化锂）可以降低电解温度及工作电压，还可以提高电流效率、降低电耗以及阳极和氟化盐的消耗[1-2]。理论和实践证明，铝电解质体系中含有1.5%~2.5%的锂盐（氟化锂）可以保持电解过程的最优状态。但近几年，随着系列槽龄的增加，绝大部分企业铝电解质体系中锂盐含量已经超过3%，最高的已达9%~10%。过高的锂盐含量导致电解质体系初晶温度过低，致使电解槽温度降低，氧化铝溶解能力下降，电解槽炉底沉淀增多，不利于炉帮的形成，提升了电解工艺操作难度，铝电解槽技术条件也难以保持，直接影响电解槽的电流效率和能耗，不利于生产的稳定[3-4]。影响锂盐在铝电解质体系中增高的因素很多，

6、如电解温度、工作电压、效应系数、电解质水平等，其中最重要的一个原因是铝电解所用氧化铝中金属锂盐含量的增加，这是铝电解体系锂盐增加的源头[3]。因此，有必要对金属锂在氧化铝生产过程中的富集行为进行研究，阐明其富集作用机制，调控氧化铝原料中锂盐的含量，为优化铝电解质体系奠定良好的基础。1拜耳法氧化铝工艺由于烧结法能耗高，拜耳法是现阶段生产氧化铝的主要方法，因此，本文重点研究拜耳法氧化铝生产过程中各工序对金属锂的富集影响关系。拜耳法氧化铝生产工艺过程主要包括原矿浆制备、高压溶出、溶出矿浆稀释、赤泥分离洗涤、晶种分解、氢氧化铝分离洗涤、氢氧化铝煅烧、母液蒸发及苏打苛化等，其中高

7、压溶出、溶出矿浆稀释、晶种分解和母液蒸发构成了一个拜耳循环[5]。在拜耳法氧化铝生产工艺中，由于所用铝土矿类型和品质的不同，导致所生产出来的氧化铝中金属锂盐的含量存在较大差异。河南、山西等地出产的铝土矿生产的氧化铝中锂的含量偏高，长期使用的话，电解质体系中的氟化锂浓度一般较高[6-7]。因此，铝土矿的品质是影响氧化铝中金属锂盐含量的一个重要因素，而在拜耳法氧化铝生产过程中每个工序亦会影响到金属锂的富集作用。收稿日期：2017-04-19基金项目：广西壮族自治区区级创新创业教育改革示范专业项目（桂教办[2016]679号）作者简介：曹阿林（