Литиевый шлак является побочным продуктом производства лития из руд. Он получается при извлечении сподумена и других богатых литием минералов. Этот материал часто содержит большое количество лития и других ценных металлов. Поэтому он является потенциальным источником для переработки и восстановления. Поскольку спрос на литий растет, мы должны управлять литиевым шлаком. Он имеет решающее значение для аккумуляторов в электромобилях и возобновляемых источниках энергии. Исследователи и промышленность изучают новые способы переработки этого побочного продукта. Они стремятся сократить вред окружающей среде и повысить эффективность использования ресурсов.
Моя страна обладает ценными ресурсами лития. В основном это литиевые руды, в том числе сподумен, лепидолит, петалит, ферролитиевая слюда и пиролитит. Среди них только сподумен применялся в промышленных масштабах. Сподумен имеет простой состав и высокое содержание лития, который легко извлекать. Также в моей стране находится вторая по величине в мире шахта по добыче сподумена. Она имеет большую емкость хранения. Кроме того, лепидолит имеет сложный состав, но большой запас.
В Ичуне, провинция Цзянси, в моей стране находится крупнейшее в мире месторождение лепидолита. Это ключевой резерв лития с высокой стратегической и исследовательской ценностью. Однако петалит, ферролитиевая слюда и пиролитит имеют низкое содержание лития и небольшие запасы. Поэтому по ним проведено мало исследований, и они не очень значимы.
Крупномасштабная добыча лития теперь создает много литиевого шлака. Если литиевые отходы захоронить на месте, это приведет к загрязнению местной почвы и качества воды. Таким образом, как использовать литиевые отходы, чтобы избежать загрязнения, стало горячей темой в последние годы. Литиевый шлак имеет разные свойства. Это связано с разными компонентами сподумена и лепидолита.
Сподумен и лепидолит
Сподумен — это пироксен. минеральная. Он выглядит как бесцветный или бледно-желтый, слегка фиолетовый или лавандовый кунцит. Он также образует крупные желто-зеленые или изумрудно-зеленые скрытокристаллические и призматические кристаллы. Сподумен — это литий-алюминиевый иносиликат, LiAl(SiO3)2. Он в основном встречается в гранитных пегматитовых жилах. В моей стране сподумен в основном добывают в Синьцзяне, Сычуани и Цзянси.
Лепидолит также известен как «лепидолит», моноклинная система. химический Состав: K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F )2} (x=0-0,5). Это основной алюмосиликат калия и лития, тип слюдяного минерала. Лепидолит обычно добывается только в гранитных пегматитах. Он имеет фиолетовый и розовый цвет и может быть от светлого до бесцветного. Он имеет перламутровый блеск. Он имеет форму коротких столбиков, небольших хлопьев или крупных пластинчатых кристаллов.
Лепидолит имеет более сложный состав и его сложнее очищать. Сподумен по сути является литийсодержащим алюмосиликатом. Обычно он имеет примеси. Его основными компонентами являются литий, кремний и алюминий. Формула лепидолита сложнее. Его основными компонентами являются литий, калий, кремний, алюминий и фтор. Поэтому извлекать сырье и очищать соли лития сложнее. До 2017 г. карбонат лития из лепидолита был дорогим и некачественным. Это главная причина. Он был для промышленных клиентов.
Содержание Li2O в лепидолите ниже, поэтому удельный расход больше. Обычно в сподуменовом концентрате содержится 5,0-6,0% Li2O. В лепидолитовом концентрате содержится 2,0-3,5% Li2O. Таким образом, для производства 1 тонны карбоната лития требуется около 7,8 тонн сподуменового концентрата (сорт 6,0%). А для того же количества требуется около 18-19 тонн лепидолитового концентрата (сорт 3,0%). Если сорт ниже, удельный расход еще больше возрастет. Таким образом, извлечение лития из лепидолита обходится дороже, чем из сподумена.
Сравнение сподуменового литиевого шлака и лепидолитового литиевого шлака
Обычно основными фазами сподуменового литиевого шлака являются сподумен, гипс и кварц. Из них сподумен является основным минералом в процессе извлечения лития. Кварц является парагенетическим минералом сподумена. Гипс в основном получается в результате реакции известнякового порошка и серной кислоты.
Обычно основными фазами литиевых отходов слюды лития являются голубые сферулы, гипс, кварц, флюорит и альбит. Из них голубые сферулы, кварц, альбит и флюорит являются парагенетическими минералами сподумена. Гипс в основном получается в результате реакции известнякового порошка и серной кислоты.
Таким образом, литиевый слюдяной шлак более сложен, чем сподуменовый литиевый шлак.
Плотность литиевой слюды и литиевого шлака сподумена схожа. Литиевый слюдяной литиевый шлак имеет меньшую площадь поверхности, чем литиевые отходы сподумена после короткого помола. Но с увеличением времени помола литиевая слюда будет иметь большую площадь, чем сподумен. Чем короче время помола литиевого слюдяного литиевого шлака, тем выше его активность. Сподумену требуется более длительное помол для повышения его активности. Кратковременное помол менее эффективно, чем литиевая слюда и литиевые отходы.
Кроме того, литиевый шлак более сложен, чем традиционные твердые отходы, такие как шлак и летучая зола. Они имеют фиксированный состав. Например, литиевый шлак содержит больше ионов щелочных металлов, таких как K и Na, и обычно содержит 5%-30% элементов S. Кроме того, литиевые отходы могут содержать следовые количества других ионов металлов, таких как бериллий, таллий, рубидий и цезий. Они должны быть проверены и соответствовать стандартам перед повторным использованием. Фиксация или удаление ионов металлов в литиевых отходах усложнило обращение с ними. Поэтому существует несколько способов их использования, и мы можем потреблять их только в небольшом количестве.
Переработка и утилизация литиевого шлака
Обогащение и использование бериллия, таллия, фтора, рубидия и цезия
Литиевый шлак компании в Цзянси содержит 0,003% таллия, 0,0002% мышьяка, 3,5% фтора, 0,067% бериллия, 0,344% рубидия и 0,078% цезия. Литиевый шлак токсичен. Он содержит бериллий, таллий, фтор, рубидий и цезий. Они представляют опасность для экосистемы и здоровья человека.
Промышленное извлечение бериллия в основном осуществляется путем высокотемпературной плавки. Затем охлаждают воду или добавляют щелочные вещества. Это разрушает кристаллическую структуру минерала. Затем его растворяют в серной кислоте и обогащают с помощью органических растворителей. Но традиционные органические растворители очень вредны для окружающей среды. Таллий в литиевой руде после обогащения в основном находится в форме TI2O, TIOH, TI2SO4 и т. д. Они хорошо растворимы. Бериллий в меньшей степени.
Многие исследования показали, что методы экстракции растворителем могут эффективно извлекать таллий. Методы ионной жидкости могут делать то же самое в двухфазных водных системах. В будущем мы будем использовать систему микроорганизм-кислота-ионная жидкость. Это снизит потребление энергии и отходы от реакции. Это также улучшит извлечение бериллия и таллия. Это позволит извлекать, с низким содержанием углерода, экологически чистой эффективностью, металлы из шлака отходов литиевых рудников.
Процесс обжига-выщелачивания обрабатывает литиевый шлак для извлечения рубидия и цезия. Он дает смешанный раствор их солей. Затем процесс осаждения используется для получения смеси рубидия и цезия. Смесь рубидия и цезия обрабатывается. Это дает высококонцентрированный смешанный раствор их солей. Затем остатки рубидия и цезия получаются путем пошагового осаждения. Обрабатывают осадки рубидия и осадки цезия для получения хлорида рубидия и хлорида цезия. Хлорид рубидия и хлорид цезия можно обработать для получения карбонатов рубидия и цезия.
Фтор в литиевой слюде может разрушить ее структуру. Двухступенчатая термообработка лучше прямого нагрева. Она удаляет фтор и непрореагировавшую серную кислоту. Она также устанавливает систему восстановления и циркуляции фтора.
Использование строительных материалов
Цемент
Литиевый шлак похож на глину, используемую в цементе. Таким образом, возможно использовать шлак отходов литиевых рудников для замены части глины при изготовлении цементного клинкера. Литиевый минерал и процесс извлечения влияют на шлак отходов литиевой слюды и сподумена. Они сильно отличаются. Шлак отходов сподумена имеет от 1% до 3% Fe2O3. Шлак отходов литиевой слюды имеет около 0,5% Fe2O3. Таким образом, белый цемент из отходов литиевой слюды имеет больше рыночных преимуществ.
Конкретный
Использование литиевого шлака в качестве добавки к бетону может заменить часть цемента. Его можно использовать в больших масштабах. Это снизит воздействие производства цемента на окружающую среду и поддержит устойчивое развитие. SiO2 и Al2O3 в литиевом шлаке могут реагировать с Ca(OH)2 в цементе. Это образует гидратированный гель силиката кальция (CSH). Он улучшает прочность и долговечность бетона.
В настоящее время исследования по использованию литиевого шлака в качестве добавки к бетону сосредоточены на:
- Механические свойства.
- Устойчивость к карбонизации.
- Устойчивость к проникновению ионов хлора.
- Устойчивость к сульфатной коррозии.
- Долговечность.
Керамика
Использование промышленных отходов для производства пенокерамики является ключевым направлением в использовании ресурсов. Литиевый шлак является типичным твердым отходным сырьем с высоким содержанием кремния, алюминия и щелочи. Кислотные литиевые отходы имеют химический состав, аналогичный традиционному керамическому сырью. Его основными минеральными компонентами являются кварц, кальцит, сподумен и литиевая слюда.
Однако необработанный литиевый шлак содержит Fe2O3 и TiO2. Они повлияют на белизну керамики. Поэтому он пригоден для изготовления строительной керамики. Кроме того, оксид лития является сильным флюсом. Эвтектическая точка глазури понизится при сочетании с оксидами натрия и калия.
Геополимер
Литиевый шлак имеет химический состав, аналогичный летучей золе. Его можно использовать в качестве кремниево-алюминиевого прекурсора для однокомпонентных геополимеров. Литиевый шлак имеет более низкое содержание CaO и более высокое содержание SO3. Это влияет на его синтетические геополимеры. Это также изменяет использование технологий термической и щелочной активации.
Материал стен
Литиевый шлак используется в стеновых материалах, в основном в необожженных кирпичах и керамзите. Необожженные кирпичи обладают высокой прочностью и долговечностью. Они могут эффективно потреблять отходы лития. В некоторых исследованиях для изготовления необожженных кирпичей из литиевого шлака использовались цемент, порошок стального шлака, летучая зола и отходы лития. Они использовали методы естественного отверждения. Кирпичи обладали высокой прочностью, водостойкостью и хорошей морозостойкостью. Керамзит — это керамическая частица. Он легкий, прочный и пористый. Он обладает хорошей огнеупорностью. Он обладает хорошей тепло-, водо- и звукоизоляцией. Он устойчив к морозу и имеет отличную реакцию щелочных заполнителей. Он широко используется в строительных материалах в качестве легкого заполнителя.
Литиевый шлак имеет высокое содержание SiO2 и Al2O3. Является высококачественным сырьем для изготовления строительного керамзита. Содержание CaO, Na2O и K2O в литий-слюдяных отходах может достигать 15%. Может использоваться в качестве флюсующих оксидов при спекании. Это снижает температуру спекания керамзита. Также он снижает вязкость высокотемпературной жидкой фазы.
Дорожное полотно из литиевого шлака
В мае, Цзянси выпустил «Технические условия по использованию литиевого шлака в строительстве дорожного полотна (пробное)». Он содержит множество стандартов по охране окружающей среды. «Использование «литиевых отходов, определенных как опасные отходы» для заполнения дорожного полотна запрещено». Литиевый шлак, обычные промышленные отходы, может использоваться только для заполнения насыпей автомагистралей после модификации. Его нельзя использовать для заполнения дорожного полотна автомагистралей». Модифицированное дорожное полотно из литиевого шлака не должно находиться в красной линии экологической защиты, постоянных основных сельскохозяйственных угодьях или других специальных зонах. Он также устанавливает подробные стандарты для тестирования воды и почвы на участке дороги.
