论文总字数：16120字

摘 要

锂辉石在高温焙烧后经过酸化混合、酸性浸出后得到的废渣即是锂矿渣。我国每年有数十万吨的锂矿渣急需处理和开发利用，如何有效、合理利用，变废为宝，减轻企业负担，创造经济效益和社会效益，已成为相关生产企业需要解决的重大课题。

本文以酸洗预处理后的锂矿渣为原料，考察海藻酸钠含量、溶剂用量、搅拌时间等对其成型过程的影响；并将成型后酸洗锂矿渣（简称为成型锂矿渣）用于液体吸附提锂过程。结果表明，锂矿渣适宜成型工艺为：锂矿渣和海藻酸钠质量含量分别为95%和5%，溶剂用量为5 mL，充分搅拌45 min，成型后锂矿渣直径约为2 mm，球体中锂矿渣粉末分布均匀。当固液比为0.5 g/100mL，Li 等金属离子浓度为100 mg/L，初始pH为8.70，吸附温度为80 ℃时，成型锂矿渣对锂离子的平衡吸附量为13.56 mg/g；成型锂矿渣对溶液中锂离子的吸附符合准二级吸附动力学方程，属于化学吸附（离子交换）过程。

关键词：锂矿渣 海藻酸钠 成型 平衡吸附量

Study on Molding Technology and Extracting Lithium Performance of Lithium Slag

ABSTRACT

Lithium slag is a residue in the process of producing lithium carbonate from spodumene ore by sulfuric acid method. 100,000 tons of lithium slag urgent should deal with and utilization in China every year. How effective and rational use, turning waste into treasure, reducing the burden on enterprises, creating economic and social benefits, which have become a related production enterprises need to solve the major issues.

In this paper, we used lithium slag as raw material after pickling pretreatment. Studing effects of sodium alginate, solvent dosage and raw material ratio on the forming process of lithium slag were investigated. Results showed that the suitable conditions for molding technique were the contents of pickled lithium slag and sodium alginate 95% and 5%, the amount of solvent is 5 mL and the aging time 45 min. The diameter of granulated lithium slag was about 2 mm and the lithium slag powder of sphere distributed evenly. When the adsorption temperature was 80 ℃ and solid-liquid ration was 0.5 g/100mL, the lithium adsorption capacity of granulated lithium slag was 13.56 mg/g. Adsorption process of granulated lithium slag was fitted to the pseudo-second-order kinetic model, indicating that it belonged to a monolayer chemical adsorption process (ion exchange).

Key Words：Lithium slag; Sodium alginate; Molding; Equilibrium adsorption uptake

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 概 述 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 锂矿渣的来源及其用途 1

1.2.1 锂矿渣应用于建筑材料 2

1.2.2 锂矿渣制备分子筛 2

1.3 液态提锂工艺研究进展 2

1.4 提锂吸附剂成型方法研究现状 3

1.4.1 制膜成型 3

1.4.2 造粒成型 3

1.5 本文主要研究内容 4

第二章 实 验 5

2.1 原料与仪器 5

2.1.1 主要原料 5

2.1.2 主要仪器 5

2.2 实验方法 5

2.2.1 溶液配制 5

2.2.2 酸洗锂矿渣成型实验 6

2.2.3 吸附提锂实验 6

2.3 分析与表征方法 6

2.3.1 等离子体发射光谱仪（ICP） 6

2.3.2 X射线衍射（XRD） 7

2.3.3 扫描电子显微镜（SEM） 7

第三章 结果与讨论 8

3.1 锂矿渣结构表征分析 8

3.2 锂矿渣成型工艺研究 8

3.2.1 海藻酸钠含量 8

3.2.2 溶剂用量 9

3.2.3 氯化钙交换时间 10

3.3 成型锂矿渣表征 11

3.3.1 XRD表征物相 11

3.2.2 SEM表征形貌 11

3.4 成型锂矿渣吸附提锂工艺 12

3.4.1 吸附温度 12

3.4.2 成型锂矿渣吸附速率 13

3.4.3 成型锂矿渣吸附前后XRD表征 14

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 17

致 谢 19

第一章 概 述

1.1 课题研究背景

随着锂及其化合物在材料、新能源和医药等领域的广泛应用^[1,2]。当前世界工业碳酸锂的生产工艺，尚在进行工业应用的主要有卤水提锂生产工艺和锂辉石硫酸法生产工业碳酸锂工艺。其中，以锂辉石为原料生产锂盐工艺较为成熟，但资源不可再生、全部依赖进口且能耗较高，生产1吨碳酸锂产品将会产生近10吨锂矿渣。相比锂辉石的资源匮乏，我国的盐湖卤水资源相当丰富，从盐湖卤水中提取锂成为未来锂资源开发的主要趋势^[3]，受到国内外研究者的广泛关注；但是由于国内卤水资源具有镁锂比大、锂含量低等因素的制约，卤水提锂技术至今还没有应用于大规模化生产，目前从盐湖卤水提取锂生产的锂产品很难达到电池级的水平。因此，对于国内卤水锂资源的开发也迫在眉睫。

本课题依据锂辉石经高温焙烧、硫酸酸化浸出Li 后产生的锂矿渣结构存在空穴或活性位，对Li 应具有特定的记忆效应和选择性，在前期的研究中，已对锂矿渣用于液态吸附提锂过程进行了系统研究。而锂矿渣若在固定床进行操作使用，易产生粉体流失和床层堵塞等问题，因此需要对锂矿渣进行成型。

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