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时间门控拉曼在线监测锂辉石热处理过程

发布时间:2022/2/21      点击次数:169

锂与生活日用息息相关,从智能手机、笔记本电脑等消费电子产品,到电动车和风能、太阳能等大型储能装置等应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂离子电池技术的普及导致了锂需求的强劲增长。

锂是从卤水和硬岩矿物中提取的。作为制取锂的矿物原料主要是锂辉石(含Li2O5.8%~8.1%)、锂云母(含Li2O3.2%~6.45%)、磷锂铝石(含Li2O7.1%~10.1%)、透锂长石(含Li2O2.9%~4.8%)及铁锂云母(含Li2O1.1%~5%),其中前3个矿物最为重要。

锂辉石一般为天然单斜晶型α-锂辉石,在工业浸出技术中几乎是难熔的。因此,锂辉石精矿必须在浸出阶段之前进行热处理,在加热过程中,天然单斜α-锂辉石转化为四方β-锂辉石。

如果使用的加热温度过低,则无法进行α-β转换;如果加工时间太短,无法在整个物料中充分传热,较粗颗粒的锂辉石不能完全反应;如果过热,不仅会消耗大量能源,而且精矿可能部分熔融并凝聚,锂辉石会被硅酸盐熔体(玻璃)完全或部分包裹或使锂在熔体中溶解形成不溶玻璃相。以上这些都会导致浸出阶段锂回收率降低。

在线监测转化产物的矿物学和晶体结构,有助于控制煅烧过程,以确保高锂辉石转化品位。

拉曼光谱用于越来越多的过程分析技术(PAT)应用。它能够对固体材料、粉末、泥浆和液体进行无损和非接触测量,提供分子和成分信息(包括多态性信息),可用于定性和定量测量。

但许多样品类型在可见波长范围内被激光照射时会产生光致发光(例如荧光和磷光)。光致发光干扰是传统拉曼光谱的一个主要缺点,因为这种干扰发射会干扰拉曼信号,使得拉曼信息的解释更具挑战性,通常会降低定量测量的准确性。拉曼散射几乎是瞬时的(<ps),而对于荧光而言,辐射衰减寿命通常为10-5000ps,而对于磷光而言,辐射衰减寿命通常要长很多数量级。时间门控拉曼光谱仪采用皮秒脉冲激光激发样品,时间门控技术控制检测器,使检测器仅在每个激发脉冲后很短的时间内检测,确保在短的重复时间内收集相对较高的拉曼散射光,减少光致发光干扰,也使得环境光或热辐射等连续背景干扰显著降低。


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