Auswirkung der Kalzinierung auf die grobe Gangartausscheidung von Hartgesteins-Lithiumerzen
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Auswirkung der Kalzinierung auf die grobe Gangartausscheidung von Hartgesteins-Lithiumerzen

Dec 24, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 12963 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die Verarbeitung von Spodumenerzen erfordert die Kalzinierung als obligatorische Vorbehandlung, um α-Spodumen in eine reaktivere β-Spodumenphase umzuwandeln. Diese Umwandlung findet bei einer erhöhten Temperatur von über 900 °C statt und führt zu einer 30-prozentigen Volumenausdehnung des Minerals und dem Produkt mit stark veränderten physikalischen Eigenschaften. Diese Arbeit untersucht diese induzierten Eigenschaften und die Auswirkung der Kalzinierung auf das Verhalten des Lithiumgehalts in Abhängigkeit von der Partikelgröße. Die XRD-Analyse zeigte eine signifikante Menge an β-Spodumen in der kalzinierten Feinstfraktion (dh den Partikeln unter 0,6 mm). Es wurde eine deutliche Verringerung des Bindungskugelmühlen-Arbeitsindex der kalzinierten Lithiumproben (dh 42,3 %) festgestellt, was die beobachtete Bruchbildung und das bröckelige Aussehen der Probe nach der Umwandlung von α- in β-Spodumen bestätigt. Die Verteilung des Lithiums in feinere Fraktionen nahm beim Kalzinieren der Probe deutlich zu, was auf einen selektiven Bruch des Spodumens gegenüber den Ganggesteinsmineralien hinweist.

Der Einsatz von Lithiumverbindungen in der Batterieindustrie hat die weltweite Lithiumnachfrage erhöht. Von den beiden wichtigen Lithiumressourcen ist die Gewinnung aus Solen wirtschaftlich rentabler als der Abbau von Hartgestein. Aus zwei Gründen hat sich die Aufmerksamkeit jedoch in gewissem Maße auf die Lithiumgewinnung aus gleichmäßiger verteilten Hartgesteinserzen verlagert. Erstens ist dieser Rohstoff aufgrund seiner Präsenz in bestimmten Regionen monopolisiert. Zweitens wird erwartet, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von Lithium 25,5 % beträgt, was einem Anstieg von 47,3 auf 117,4 kt Lithium über einen Zeitraum von vier Jahren zwischen 2020 und 2024 entspricht und eine Ausweitung der Produktion auf andere Rohstoffe erzwingt1. Dieses Wachstum ist hauptsächlich auf den gestiegenen Absatz von Elektrofahrzeugen zurückzuführen, der voraussichtlich von 3,4 Millionen Fahrzeugen im Jahr 2020 auf 12,7 Millionen im Jahr 2024 steigen wird1.

Spodumen (LiAlSi2O6) ist das wirtschaftlichste Lithium enthaltende Mineral und wird häufig bei der Lithiumgewinnung eingesetzt2. Es kommt in Pegmatiten vor und kann zusammen mit anderen Lithium enthaltenden Verbindungen wie Petalit (LiAlSi4O10) und Lepidolit (K(Li,Al,Rb)3 (Al,Si)4O10 (F,OH)2) vorkommen. Die Verarbeitung von Lithiumerzen beginnt mit der Aufbereitung wie Schwerkrafttrennung/Trennung dichter Medien, magnetischer Trennung und/oder Flotation3. Die Aufbereitung von Lithium aus Spodumen ist aufgrund der ähnlichen Eigenschaften von lithiumhaltigen Mineralien (z. B. Spodumen) und den damit verbundenen Ganggesteinsmineralien (z. B. Quarz (SiO2), Albit (NaAlSi3O8), Mikroklin (KAlSi3O8) und Muskovit (KAl2(Si3Al)) kein einfacher Prozess. O10(OH,F)2).

Ein Spodumenkonzentrat mit mehr als 6 % Li2O gilt als hochwertig4, was einem Spodumengehalt von mindestens 75 % entspricht. Dieses Konzentrat eignet sich zur Versorgung der nächsten Verarbeitungsstufen: Wärmebehandlung und Lithiumextraktion2. Aufgrund des natürlichen Vorkommens von Spodumen in einer weniger reaktiven α-Phase5 ist eine Wärmebehandlung erforderlich. Die Wärmebehandlung bei erhöhten Temperaturen (über 950 °C) ist ein wichtiger Schritt in der Lithiumproduktion, da dieser Schritt weniger reaktives α-Spodumen in reaktiveres β-Spodumen umwandelt6. Dieses Phänomen der Phasenumwandlung wird Kalzinierung oder Dekrepitation genannt und ist eine endotherme Reaktion7.

α-Spodumen ist die dominanteste natürlich vorkommende der drei möglichen Phasen von Spodumen, nämlich: α, β, γ. α-Spodumen (monokline Kristallstruktur) ist eine dichtere und weniger reaktive Phase, die bei Umgebungstemperatur vorkommt. Allerdings ist β-Spodumen (tetragonale Kristallstruktur) 30 % weniger dicht gepackt als α-Spodumen. Daher hat β-Spodumen ein geringeres spezifisches Gewicht als α-Spodumen (2,4 bzw. 3,15 g/cm3). Hexagonales γ-Spodumen wurde kürzlich entdeckt und ist metastabil, da es beim Übergang von der α- zur β-Phase gebildet wird8.

α-Spodumen präsentiert sich als kompetentes Gestein, während β-Spodumen viel spröder ist als primäre Ganggesteinsmineralien im Erz (z. B. Quarz)7. Eine mikroskopische Untersuchung zeigt, dass α-Spodumen ein kompaktes Material ist, das aus mehreren übereinander gestapelten Schichten besteht. Umgekehrt können in β-Spodumen-Proben viele Risse an den Partikeln beobachtet werden, die zu einer eher zufälligen Kristallstruktur führen.

Basierend auf der signifikanten und möglicherweise selektiven Änderung der physikalischen Eigenschaften von Spodumen besteht das Ziel dieser Arbeit darin, die Auswirkungen der Kalzinierung auf das Verhalten der Proben während der Zerkleinerung und die Größenverteilung (Grobgangart-Ausstoß) zu untersuchen. In dieser Arbeit wurden verschiedene Zerkleinerungstechniken für kalzinierte Spodumenproben verwendet: Zerkleinern, halbautogenes Mahlen und autogenes Mahlen. Der Grund dafür ist, dass unterschiedliche Zerkleinerungstechniken zu unterschiedlichen Partikelgrößenverteilungen und damit zu unterschiedlichen Größenverhältnissen führen. Mit anderen Worten: Beim Zerkleinern entstehen die gröbsten Fraktionen, während beim halbautogenen Mahlen die feinsten Fraktionen entstehen. Es ist zu beachten, dass zwar davon ausgegangen wird, dass die Kalzinierung des gesamten Erzes einen deutlichen Anstieg des Energieverbrauchs mit sich bringen würde, das Potenzial für die Trennung und Aufbereitung anspruchsvoller Erze oder mineralisierter Abfallströme jedoch von Interesse ist.

Spodumenerze wurden aus einer Mine in den Eastern Goldfields, Westaustralien, geliefert. Die erhaltenen Erze hatten eine Partikelgröße von −7 mm, dh die Partikel waren kleiner als 7 mm. Die Erzprobe wurde durch Bandschneiden aus dem Endprodukt des Brechers entnommen und wird als Pflanzenfutter (PF) bezeichnet. Die andere Probe wurde gesammelt, indem ein Eimer durch den Tailings-Strom der sekundären (saubereren) Dense-Media-Separation (TDMS) geführt wurde. Tabelle 1 zeigt die Mineralogie von PF- und TDMS-Proben. Der Lithiumgehalt in den TDMS- und PF-Proben betrug 0,36 % bzw. 0,20 %. Der Lithiumgehalt wurde durch Bildung einer Boratglasschmelzkügelchen, Aufschluss in 10 % Zitronensäure und anschließende ICP-OES-Analyse (Agilent Technologies, Inc., USA) bestimmt. Die Lösung wurde durch eine peristaltische Pumpe im Zerstäuber transportiert, um die Lösung in einen feinen Aerosolspray umzuwandeln. Feinere Tröpfchen gelangen in das heiße Plasma und führen zur Verdampfung der Probe. Dadurch werden Atome und Ionen angeregt, wodurch die Emission charakteristischer Wellenlängen entsteht, die vom ICP-OES-System quantifiziert wird; Die für die ICP-OES-Analyse für Lithium9 verwendete Wellenlänge betrug 610,4 nm.

Die Erzproben wurden 1 Stunde lang bei 1100 °C in einem Muffelofen (Cupellation Furnace, Carbolite Sheffield England) kalziniert. Die Haltezeit von einer Stunde ermöglichte die vollständige Umwandlung von Spodumen von der α-Phase in die β-Phase und lieferte genaue Ergebnisse. Die kalzinierten und nicht kalzinierten Proben wurden verwendet, um den Einfluss der Kalzinierung auf Zerkleinerungsvorgänge (Zerkleinerung, autogenes Mahlen oder halbautogenes Mahlen) zu verstehen. Die Mühle hatte im Gegensatz zum Standard-Kugelmahlen (50 %) eine geringe Kugelbeladung (10 %) und wurde daher zur Simulation einer halbautogenen Mahlmühle verwendet.

Abbildung 1 zeigt die in dieser Arbeit verwendeten Flussdiagramme. Wie in Abb. 1 zu sehen ist, wurde es einer Reihe von Zerkleinerungsprozessen unterzogen, um Informationen über eine Reihe von Bruchprozessen bereitzustellen (halbautogene oder autogene Mühle), gesiebt in sechs verschiedene Größenfraktionen (+ 3,35 mm, −3,35 + 2,36 mm, −2,36). + 1,7 mm, −1,7 + 1,18 mm, −1,18 + 0,6 mm, −0,6 mm) und dann wurden die Lithiumgehalte unter Verwendung von ICP-OES (Agilent Technologies, US) in jeder Größenfraktion bestimmt; Die Standardabweichung für drei Wiederholungen des Lithiumgehalts überstieg nicht 3 %. Die Lithiumausbeuten (R) wurden mithilfe von Gl. bestimmt. (1):

wobei \({m}_{p} \, \mathrm{und } \, {m}_{f}\) die Masse des Produkts bzw. des Futters sind; \({g}_{p}\) und \({g}_{f}\) sind der Lithiumgehalt im Produkt und im Einsatzmaterial.

Die experimentellen Flussdiagramme.

Die Zerkleinerung erfolgte mit einem Kegelbrecher (Wescone, Australien) mit einer Motorleistung von 9,2 kW; Die Einstellung der geschlossenen Seite des Brechers beträgt 3 mm. Halbautogenes und autogenes Mahlen wurden mit einer Mühle (Motorleistung 1 kW) 20 Minuten lang durchgeführt. Das halbautogene Mahlen wurde mit 12 Mahlkugeln (jede Mahlkugel hatte einen Durchmesser von 27,3 mm) mit einer Gesamtmasse von 1060 g durchgeführt; die Drehzahl der Mühle betrug 70 U/min. Die kalzinierten Erze wurden mittels Zerkleinerung, halbautogener oder autogener Mühle untersucht.

Der Bond Ball Mill Work Index (BBMWI) ist definiert als der Widerstand, den ein Material dem Mahlen beim Kugelmahlen entgegensetzt10. Der Zweck besteht darin, die erforderliche Mahlleistung für einen bestimmten Materialdurchsatz unter den Mahlbedingungen einer Kugelmühle zu ermitteln. In jedem Test wurden unterschiedliche Stahlkugeln zum Mahlen verwendet, wie in Tabelle 2 dargestellt. Der BBMWI wurde sowohl für nicht kalzinierte als auch für kalzinierte Proben bestimmt. Es wurde das Standardverfahren einer Bond-Kugelmühle befolgt10.

Die zum Schleifen erforderliche Leistung Wi wurde mit Gl. (2)10.

wobei die Siebgröße, die erforderlich ist, damit 80 % eines Produkts oder Futters das Sieb passieren, P80 bzw. F80 beträgt; F80 und P80 betrugen 1700 µm bzw. 53 µm. G ist die Mahlbarkeit des Erzes und S ist die Siebgröße, durch die das Erz gelangt.

Mineralogische Analysen der Lithiumerzproben wurden mit einem Olympus BTX™ II Benchtop (Co-Kα) Röntgendiffraktometer (XRD) durchgeführt. Die XRD-Experimente wurden mit zwei kalzinierten feinsten Fraktionen (−0,6 mm) und zwei nicht kalzinierten gröbsten Fraktionen (+3,35 mm) durchgeführt, wobei berücksichtigt wurde, dass diese Proben den maximalen Lithiumgehalt aufwiesen. Dies ist sehr wichtig, um Veränderungen in der Kristallstruktur von Spodumen vor und nach der Kalzinierung zu identifizieren.

Abbildung 2 zeigt den Einfluss der Kalzinierungs- und Zerkleinerungsmethode auf die Massenretention bei verschiedenen Siebgrößen für die TDMS- und die PF-Probe. Wie in Abb. 2a zu sehen ist, wurde im Fall der TDMS-Probe der höchste Erzanteil in der größten Größenfraktion gefunden, wenn das Erz nur durch Zerkleinerung behandelt wurde. Dies bedeutet, dass Erzpartikel eine hohe Härte aufweisen, wenn man bedenkt, dass Spodumen im Erz bei 25 °C in der α-Phase vorliegt und eine kompakte Kristallstruktur aufweist2,7. Wenn jedoch die Kalzinierung vor jeglichen Zerkleinerungsmethoden durchgeführt wurde, verringerte sich die Massenretention der Fraktion mit der größten Größe erheblich, was zu einem Bruch vor dem Zerkleinern führte. Der Unterschied zwischen dem nicht kalzinierten und dem kalzinierten Material ist umso größer, je mehr Kommunion vorhanden ist.

Rückhaltung von (a) TDMS, (b) PF auf verschiedenen Sieben.

Abbildung 2 zeigt auch, dass die geringste Massenretention für die größte Größenfraktion auftrat, wenn das Erz kalziniert und anschließend kegelzerkleinert wurde. Ähnliche Trends wurden auch bei der PF-Stichprobe ermittelt. Im Fall des PF (Abb. 2b) führte die Kalzinierung mit anschließender halbautogener Vermahlung jedoch zu einer größeren Massenretention der größten Größenfraktion als die Kalzinierung mit anschließender autogener Vermahlung. Die kleinste Masse in der größten Fraktion wurde nach Kalzinierung und Kegelzerkleinerung erhalten; Der Grund könnte darin liegen, dass das kalzinierte Erz spröder war und sich daher leichter zerkleinern ließ als durch autogenes Mahlen oder halbautogenes Mahlen.

Abbildung 3 zeigt den Einfluss der Kalzinierungs- und Zerkleinerungsmethode auf den Lithiumgehalt für verschiedene Größenfraktionen für die TDMS- und die PF-Probe. Im Fall der TDMS-Probe (Abb. 3a) führte die Kegelbrechmethode ohne Kalzinierung zum höchsten Lithiumgehalt der größten Größenfraktion, während der Lithiumgehalt für die kleinste Größenfraktion am niedrigsten war. Der gegenteilige Trend war jedoch zu beobachten, wenn vor der Zerkleinerung eine Kalzinierung durchgeführt wurde. Dies gilt insbesondere dann, wenn nach der Kalzinierung eine autogene oder halbautogene Mahlung durchgeführt wurde, dh der Lithiumgehalt für die feinste Größenfraktion war am höchsten und zeigte die höchste potenzielle Ganggesteinsausscheidung.

Einfluss von Kalzinierungs- und Zerkleinerungsmethoden auf den kumulativen Lithiumgehalt im Fall von (a) TDMS und (b) PF.

Der Einfluss der Kalzinierung auf die Abstoßung von grobem Ganggestein war im Fall der PF-Probe (Abb. 3b) ähnlich wie im Fall des TDMS (Abb. 3a). Allerdings war der Lithiumgehalt in der Feinstfraktion deutlich höher, wenn nach der Kalzinierung eine halbautogene Vermahlung durchgeführt wurde, als wenn nach der Kalzinierung eine Kegelzerkleinerung und eine autogene Vermahlung durchgeführt wurden.

Der Einfluss der Kalzinierung auf die Lithiumausbeute ist in Abb. 4 zu sehen. Wie in Abb. 4 zu sehen ist, war die Lithiumausbeute nach der Kegelzerkleinerung und ohne Kalzinierung bei der feinsten Siebgröße am niedrigsten. Wenn jedoch die Kalzinierung vor dem Zerkleinern oder Mahlen durchgeführt wurde, verbesserte sich die Lithiumausbeute in den feinsten Fraktionen, was zu einer Ausscheidung von grobem Ganggestein führte. Die höchste Lithiumausbeute wurde erreicht, wenn die Kalzinierung vor dem halbautogenen Mahlen durchgeführt wurde.

Einfluss von Kalzinierungs- und Zerkleinerungsmethoden auf die kumulative Lithiumgewinnung im Fall von (a) TDMS und (b) PF.

Abbildung 5 zeigt die Beziehungen zwischen der kumulierten Note und der kumulierten Erholung. Je höher die Lithiumausbeute, desto niedriger der Lithiumgehalt, was zutrifft, wenn die Kalzinierung sowohl für das TDSM (Abb. 5a) als auch für die PF-Probe (Abb. 5b) verwendet wurde. Dies bedeutet, dass die Kalzinierung bei der Entfernung von grobem Ganggestein wirksam sein kann. Der Effekt der Kalzinierung war stärker ausgeprägt, wenn die Proben nach der Kalzinierung gemahlen wurden. Im Fall der nicht kalzinierten Probe gab es jedoch eine bevorzugte Abteilung von Lithium gegenüber der größten Größenfraktion, da Spodumen als kompetente α-Phase vorlag.

Kumulativer Gehalt vs. kumulative Gewinnung von Lithium im Fall von (a) TDMS und (b) PF.

Im Fall der TDMS-Probe gibt es Ähnlichkeiten zwischen den Gehaltsausbeutekurven, wenn die Kalzinierung vor dem autogenen oder halbautogenen Mahlen durchgeführt wurde; Dies könnte darauf hindeuten, dass die TDMS-Probe besser für das autogene Mahlen geeignet war als die PF-Probe. Im Fall der PF-Probe wurde die Ähnlichkeit zwischen diesen Kurven für die Proben beobachtet, die nur durch Kegelzerkleinerung, Kalzinierung und Kegelzerkleinerung sowie Kalzinierung und autogenes Mahlen behandelt wurden. Die Unterschiede zwischen der TDMS- und der PF-Probe waren wahrscheinlich auf ihre Unterschiede in der Ganggesteinsmineralogie zurückzuführen (siehe Abb. 6). Obwohl der Lithiumgehalt sowohl in TDMS als auch in PF niedrig war, wurden signifikante Rückstände von grobem Ganggestein nur dann erreicht, wenn die Kalzinierung vor dem halbautogenen Mahlen durchgeführt wurde (dh die effizienteste Zerkleinerungsmethode).

XRD für zwei kalzinierte feinste Fraktionen (−0,6 mm) und zwei nicht kalzinierte gröbste Fraktionen (+3,35 mm).

Mittels Röntgenbeugung wurde der Einfluss der verschiedenen Behandlungsschemata auf die mineralischen Bestandteile der Proben untersucht; Abb. 6 zeigt die Beugungsmuster der Größenfraktion mit dem höchsten Li-Gehalt aus vier Probensätzen. Wie erwartet ersetzt β-Spodumen bei der Kalzinierung α-Spodumen und ist sowohl für TDMS- als auch für PF-Proben stärker ausgeprägt, da es in der feineren Fraktion konzentriert ist11,12. Sowohl bei TDMS- als auch bei PF-Proben erhöhte sich auch die Menge an Albit in der feinsten Fraktion der kalzinierten Probe aufgrund der Umwandlung des Albits von der triklinen in die monokline Kristallstruktur13 und damit der Verschlechterung der Festigkeit. Abbildung 6 zeigt auch, dass die Menge an Quarz in der nicht kalzinierten TDSM-Probe höher war als in der kalzinierten TDMS-Probe, was zeigt, dass Quarz in der höchsten Siebgröße zurückgehalten wurde, da er während der Kalzinierung funktionsfähig blieb.

Der Einfluss der Kalzinierung auf das Lithiumverhalten in sehr feine Größen wurde anhand von Sieben im Bereich von 150 und 53 µm untersucht. Sowohl das Futter als auch die Produkte aus der Kugelmühle wurden analysiert, um dieses Problem zu lösen, wie in den Abbildungen dargestellt. 7 und 8; Das Kugelmühlenprodukt wurde nach Durchführung des BBMWI-Tests gesammelt. Es wurde festgestellt, dass die Kalzinierung auch bei sehr feinen Siebgrößen (150 und 53 µm) sehr vorteilhaft für den Lithiumgehalt durch Siebgröße war. Die Vergrößerung der Siebgröße verringerte die Menge an Lithiumgehalt der auf dem Sieb zurückgehaltenen Probe, erhöhte jedoch die kumulative Lithiumausbeute. Diese Trends waren auch bei den größten Siebgrößen zu beobachten (siehe Abb. 3, 4, 5). Allerdings sind Abb. Die Abbildungen 7 und 8 zeigten, dass die kumulative Ausbeute mit zunehmender Siebgröße beim Kugelmühlenprodukt stärker zunahm als bei der Beschickung.

Einfluss der Kalzinierung auf den kumulativen Lithiumgehalt im Fall von (a) Beschickung der Kugelmühle und (b) Produkt der Kugelmühle.

Einfluss der Kalzinierung auf die kumulative Lithiumgewinnung im Fall von (a) BBMWI-Einspeisung und (b) BBMWI-Produkt im Fall von PF.

Die Ergebnisse zeigten, dass das nicht kalzinierte Erz 1,73-mal mehr Energie zum Mahlen benötigte als das kalzinierte Erz, d. h. Wi (d. h. BBMWI) für das nicht kalzinierte Erz betrug 44,9 kWh/t und für das kalzinierte Erz 25,9 kWh/t. Es ist zu beachten, dass das nicht kalzinierte Erz einen deutlich höheren BBMWI als α-Spodumen14 aufwies, nämlich 13,70 kWh/t; Der Grund liegt im Vorhandensein verschiedener Gangmineralien wie Glimmer, Quarz, Albit und anderer Silikate. der BBMWI für Glimmer14 liegt bei 134,5 kWh/t, für Quarz14 bei 32,2 kWh/t und für Albit14 bei 34,9 kWh/t.

Die während der Kalzinierung von Spodumen verbrauchte Energie Q wird mithilfe der Energiebilanz ermittelt, d. h. Gleichung (3):

wobei \({C}_{p}(T)=\) 354,7–3375,7 T−0,5 J mol−1 K−1, wie von Dessmond und Kollegen7 berichtet; T ist die Temperatur; m ist die Masse der Probe; M ist die Molekülmasse von Spodumen (186 g/mol). Es ist zu beachten, dass die Energieumwandlung von α- zu β-Spodumen, \({\mathrm{Q}}_{\alpha \beta },\) 116,1 kJ/kg betrug, wie von Dessmond und Kollegen7 berichtet. Der Energieverbrauch bei der Kalzinierung betrug 582 kWh/t bzw. 2096 kJ/kg. Daher führte die Kalzinierung vor dem Mahlen zu einem erhöhten Gesamtenergieverbrauch.

Die Zusammenfassung des Energieverbrauchs für alle Einzelvorgänge ist in Tabelle 3 angegeben. Die Energie für die Zerkleinerung, das autogene Mahlen und das halbautogene Mahlen wurde unter Berücksichtigung der Dauer jedes Vorgangs, der Motorleistung und der Probenmasse ermittelt. Wie in Tabelle 3 zu sehen ist, verbraucht der Ofen wesentlich mehr Energie als der Zerkleinerungskreislauf.

Tabelle 4 vergleicht den Energieverbrauch und den Lithiumgehalt für die feinsten Größenfraktionen (−0,6 mm) für vier verschiedene Verarbeitungsoptionen, die in dieser Arbeit verwendet werden. Wie in Tabelle 4 zu sehen ist, erhöhte die Kombination des Ofens mit dem Brecher oder der Mühle (autogenes Mahlen oder halbautogenes Mahlen) zwar den Energieverbrauch des Prozesses, der Einsatz des Ofens erhöhte jedoch den Lithiumgehalt durch das Sieben von Hartgesteins-Lithiumerzen . Es ist auch sehr wichtig hervorzuheben, dass die Kalzinierung immer nach dem Mahlen und vor dem Auslaugen erfolgt, wenn die Kalzinierung nicht vor dem Mahlen erfolgt, da das Auslaugen von Spodumen ohne Kalzinierung nicht möglich ist. Wenn die Erzkalzinierung vor der Laugung oder nach der Flotation durchgeführt wird, beträgt die für die Kalzinierung verbrauchte Energiemenge ungefähr 1257,6 kJ/kg, wenn man bedenkt, dass Flotationskonzentrate typischerweise 60 % Spodumen3 enthalten (d. h. 2096 × 60/100 = 1257,6 kJ/kg; 2096 kJ/ kg ist der Energieverbrauch der Kalzinierung für reines Spodumen (siehe Tabelle 3). Es ist wichtig hervorzuheben, dass das Hauptziel dieser Arbeit nicht darin besteht, ein neues Fließschema zu entwickeln, sondern die Auswirkungen der Kalzinierung auf das Verhalten der Proben während der Zerkleinerung und die Größenverteilung (Grobgangartausscheidung) zu untersuchen.

In diesem Artikel wird der Einfluss der Kalzinierung von Spodumenerz und der Zerkleinerungskreisläufe auf die Ausscheidung von grobem Ganggestein durch Siebung untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Kalzinierung Spodumen spröde machte, was sich positiv auf die Ausscheidung von grobem Ganggestein auswirkte, indem der Lithiumgehalt und die Gewinnung in der Feinstfraktion erhöht wurden. Dieser Effekt wurde beobachtet, wenn die Siebgröße im Bereich zwischen 0,6 und 5 mm sowie 0,063 und 1 mm lag. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die deutlich veränderten Eigenschaften des kalzinierten Materials, die den bevorzugten Bruch des Spodumens gegenüber anderen Komponenten begünstigen. Beim halbautogenen Mahlen nach der Kalzinierung wurden im Fall der PF-Probe deutlich mehr Feinstoffe erzeugt als beim autogenen Mahlen oder Zerkleinern nach der Kalzinierung. Der Energieverbrauch während des Bond-Kugelmühlen-Arbeitstests der kalzinierten Erze war 42 % geringer als der der nicht kalzinierten Erze. Es ist zu beachten, dass die Reduzierung der Zerkleinerungsenergie den zusätzlichen Energieverbrauch beim Kalzinieren von Einsatzströmen anstelle von Konzentraten nicht berücksichtigt.

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Die Zusammenarbeit zwischen den Autoren wäre ohne die finanzielle Unterstützung von CRC ORE nicht möglich gewesen. CRC ORE ist Teil des CRC-Programms der australischen Regierung, das durch die Investition und die laufende Unterstützung der australischen Regierung ermöglicht wird. Das CRC-Programm unterstützt industriegeführte Kooperationen zwischen Industrie, Forschern und der Gemeinschaft. Wir danken der Bald Hill Mine (Alliance Mineral Assets Limited, Western Australia) für die Bereitstellung von Proben für alle Experimente. Wir freuen uns über die finanzielle Unterstützung der Curtin University für diese Forschungsarbeit.

Western Australia School of Mines, Curtin University, Kalgoorlie, WA, 6430, Australien

Muhammad Kashif Nazir, Laurence Dyer, Bogale Tadesse, Boris Albijanic und Nadia Kashif

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MN führte die experimentelle Arbeit durch und verfasste einen Manuskriptentwurf. NK hat alle Abbildungen vorbereitet. LD, BT und BA betreut. MN, LD, BA und MN haben das endgültige Manuskript erstellt.

Korrespondenz mit Boris Albijanic.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Nazir, MK, Dyer, L., Tadesse, B. et al. Auswirkung der Kalzinierung auf die grobe Gangartausscheidung von Hartgesteins-Lithiumerzen. Sci Rep 12, 12963 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17277-x

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Eingegangen: 11. April 2022

Angenommen: 22. Juli 2022

Veröffentlicht: 28. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17277-x

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