Vue d'ensemble du traitement du lithium en roche dure
Les gisements de lithium en roche dure, principalement du spodumène (LiAlSi2O6), constituent une source majeure de l'approvisionnement mondial en lithium. Le traitement des minerais de spodumène implique plusieurs étapes — de la concentration à la conversion chimique — pour produire du lithium hydroxide ou carbonate de grade batterie. Ce guide couvre l'ensemble de la chaîne de traitement.
Tri et pré-concentration des minerais
Avant le concassage, les opérations modernes de lithium utilisent des technologies de tri des minerais pour rejeter les déchets :
- Tri basé sur les capteurs :XRT, tri par couleur et laser pour éliminer les diluants
- Séparation par milieu dense (DMS) :Séparation par liquide lourd à 2,7-3,0 SG
- Ces étapes rejettent généralement 30 à 50 % du matériau brut comme déchet, réduisant ainsi les coûts de traitement en aval
Concassage et broyage
Le spodumène est plus dur que la plupart des minerais contenant du lithium, nécessitant un concassage soigneux :
- Concassage primaire à mâchoire :Réduire le matériau brut à -200 mm
- Concassage secondaire à cône :Obtenir un produit de -30 mm
- Broyage à boule :Produire un aliment de -150 microns pour la flottation
- Note :Les cristaux de spodumène sont fragiles — éviter le sur-broyage
Traitement du lithium — Du minerai de spodumène au lithium de grade batterie
Flottation du spodumène
La flottation est la méthode principale de concentration du spodumène :
- Déslimage :Éliminer les boues de -20 microns avant la flottation
- Conditionnement :Conditionnement alcalin avec NaOH (pH 10-11)
- Collecteur :Acide oléique ou acides gras de huile de palme
- Dépresseurs :Amidon ou dextrine pour la dépression des gangues
- Taux typique de concentrate : 5,5-7,0 % Li2O
Traitement thermique (Conversion)
Le spodumène alpha naturel doit être converti en spodumène beta par traitement thermique à 1000-1100 °C. Cette conversion est essentielle car le spodumène beta est plus réactif à la digestion acide sulfurique.
Traitement hydrométallurgique
Route acide sulfurique (Carbonate de lithium) :
- Spodumène beta calciné avec de l'acide sulfurique concentré à 250 °C
- Lavage à l'eau du calciné
- Élimination des impuretés (précipitation de Ca, Mg, Fe)
- Précipitation du carbonate de lithium avec Na2CO3
Production du hydroxyde de lithium :
- Caustification du Li2CO3 avec Ca(OH)2
- Crystallisation en LiOH·H2O de grade batterie
- Préféré pour les cathodes de batteries à haut nickel
Considérations clés pour la conception
- Le spodumène est abrasif — utiliser des matériaux résistants à l'usure
- Le broyage fin crée des difficultés en flottation — optimiser la granulométrie
- La préparation de l'aliment pour DMS doit éviter la casse des cristaux
- Le traitement thermique est énergivore — optimiser l'efficacité du combustible
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