碳酸锂回转炉烧结工艺是生产碳酸锂的关键技术之一，主要用于将含锂原料通过高温烧结转化为可提取碳酸锂的中间产物，以下是该工艺的详细介绍：
一、工艺概述
碳酸锂回转炉烧结工艺是利用回转炉设备，对含锂矿石（如锂辉石、锂云母等）或其他含锂物料进行高温烧结处理，使其发生物理化学变化，从而实现锂元素的活化与富集，为后续碳酸锂的提取奠定基础。该工艺具有生产效率高、适应性强等特点，广泛应用于锂盐生产行业。
二、核心设备：回转炉
结构组成：主要由炉体（圆筒形，可旋转）、加热系统（燃料燃烧装置或电加热）、传动装置、进料系统、出料系统、尾气处理系统等部分组成。
工作原理：炉体倾斜安装，物料从高端进入，随着炉体旋转向低端移动，在移动过程中与高温烟气充分接触，完成烧结反应。
三、工艺流程
1. 原料预处理
原料破碎与筛分：将含锂矿石（如锂辉石）破碎至合适粒度（通常为几毫米至十几毫米），筛除杂质，保证原料粒度均匀，以便后续烧结。
配料混合：根据工艺要求，将含锂原料与助熔剂（如碳酸钙、碳酸钠等）按一定比例混合，助熔剂可降低烧结温度，促进反应进行。
2. 回转炉烧结
进料与加热：混合后的物料从回转炉高端送入，炉体以一定转速旋转（通常为 0.5-5 转 / 分钟），同时加热系统启动，炉内温度逐步升高至目标范围（一般为 800-1200℃，具体取决于原料类型和工艺要求）。
烧结反应：在高温下，含锂矿物与助熔剂发生复杂的物理化学反应，例如：
锂辉石（LiAlSi₂O₆）与碳酸钙（CaCO₃）在高温下反应生成可溶于水或酸的锂盐（如 Li₂CO₃）和其他硅酸盐矿物。
反应过程中，物料发生软化、熔融、固相烧结等变化，锂元素被转化为易提取的形式。
控温与保温：通过温度传感器和控制系统精确控制炉内各段温度，确保反应充分进行。根据工艺需要，在特定温度区间保持一定时间（保温阶段），以提高锂的转化率。
3. 出料与冷却
烧结后的物料从回转炉低端排出，称为 “烧结料”，其主要成分为含锂的可溶物及其他杂质矿物。
烧结料通过冷却装置（如冷却筒、风冷或水冷系统）快速冷却，防止物料重新结晶或与空气中的成分发生反应。
4. 后续处理
粉碎与浸出：冷却后的烧结料粉碎至细粉，采用水或稀酸（如硫酸）进行浸出，使锂盐溶解到溶液中，杂质留在渣中。
净化与沉锂：浸出液经过过滤、除杂（如去除铁、铝、钙等杂质离子）后，加入碳酸盐（如碳酸钠），使锂离子以碳酸锂沉淀的形式析出。
过滤与干燥：沉淀经过过滤、洗涤后，干燥得到碳酸锂产品。
四、工艺关键参数
温度控制：炉内温度是影响烧结效果的核心参数。温度过低，反应不充分，锂转化率低；温度过高，可能导致物料熔融结块，影响出料和后续浸出，还会增加能耗和设备损耗。例如，锂辉石与碳酸钙烧结时，适宜温度通常在 900-1100℃。
炉体转速：转速影响物料在炉内的停留时间和混合均匀性。转速过快，物料停留时间短，反应不充分；转速过慢，物料堆积，受热不均匀。需根据原料性质和炉体尺寸调整，一般为 1-3 转 / 分钟。
助熔剂配比：助熔剂的种类和用量直接影响烧结反应的难易程度和锂的转化率。例如，使用碳酸钠作为助熔剂时，其与锂辉石的配比需根据锂含量精确计算，通常为 1:（2-5）。
气氛控制：部分工艺需控制炉内气氛（如氧化性或还原性气氛），以避免某些元素氧化或还原，影响后续提取。
物料粒度：原料粒度影响烧结反应的接触面积和传热效率。粒度太粗，反应速度慢；粒度太细，容易堵塞进料系统或在炉内结团，一般控制在 5-20mm。
五、工艺特点与优势
适应性强：可处理多种含锂原料，如锂辉石、锂云母、盐湖提锂后的沉锂母液处理等，通过调整工艺参数实现不同原料的高效转化。
连续生产：回转炉可实现连续进料和出料，生产效率高，适合大规模工业化生产。
反应均匀：炉体旋转使物料充分混合，受热均匀，保证烧结料质量稳定。
能耗可控：通过优化加热系统和工艺参数（如温度、停留时间），可降低能耗，提高能源利用率。
六、常见问题与解决方案
烧结料结块：原因可能是温度过高或物料含水量过高。解决方案：降低炉内温度，控制原料水分，调整助熔剂配比，增加炉体转速以加强物料混合。
锂转化率低：可能由于温度不足、反应时间短或助熔剂用量不足。解决方案：提高烧结温度，延长物料在炉内的停留时间，优化助熔剂配比。
尾气污染：烧结过程中可能产生粉尘、酸性气体（如 CO₂、SO₂等）。解决方案：安装尾气处理系统，通过除尘、脱硫等工艺净化尾气，符合环保排放标准。
七、工艺发展趋势
节能降耗：开发高效加热技术（如新型燃烧器、电加热优化）和余热回收系统，降低烧结过程的能耗。
智能化控制：引入自动化控制系统和在线监测技术（如实时温度、成分监测），实现工艺参数的精准调控，提高生产稳定性和产品质量。
环保升级：优化尾气处理工艺，减少污染物排放，同时探索无废或少废工艺，实现绿色生产。
原料多元化：针对低品位锂矿或其他含锂二次资源（如废旧电池回收料），开发适应性更强的烧结工艺，提高锂资源的综合利用率。
