فرآیند تولید کربنات لیتیوم در کوره دوار

مقدمه

برشته کردن تبدیل: کنسانتره اسپودومن به صورت دستی از انبار کنسانتره به آسانسور سطل ارسال می شود و به انبار کنسانتره منتقل می شود و سپس از طریق فیدر دیسک و فیدر پیچ به دم کوره دوار کربنات لیتیوم اضافه می شود. کنسانتره با استفاده از گاز با دمای بالا در قسمت پیش گرمایش دم کوره خشک می شود. کنسانتره از β α نوع (سیستم مونوکلینیک ، چگالی 3150 کیلوگرم بر متر مکعب) در دمای حدود 1200 درجه سانتیگراد در بخش کلسینه (سیستم چهار ضلعی ، با چگالی 2400 کیلوگرم بر متر مکعب ، یعنی مواد پخت) و نرخ تبدیل حدود 98٪ به اسپودومن تبدیل می شود.
 

مشخصات

فرآیند تولید کربنات لیتیوم در کوره دوار
(1) بخش پخت
برشته کردن تبدیل: کنسانتره اسپودومن به صورت دستی از انبار کنسانتره به آسانسور سطل ارسال می شود و به انبار کنسانتره منتقل می شود و سپس از طریق فیدر دیسک و فیدر پیچ به دم کوره دوار کربنات لیتیوم اضافه می شود. کنسانتره با استفاده از گاز با دمای بالا در قسمت پیش گرمایش دم کوره خشک می شود. کنسانتره از β α نوع (سیستم مونوکلینیک ، چگالی 3150 کیلوگرم بر متر مکعب) در دمای حدود 1200 درجه سانتیگراد در بخش کلسینه (سیستم چهار ضلعی ، با چگالی 2400 کیلوگرم بر متر مکعب ، یعنی مواد پخت) و نرخ تبدیل حدود 98٪ به اسپودومن تبدیل می شود.
برشته کردن اسیدی: پس از خنک شدن در بخش خنک کننده، مواد پخته شده از سر کوره تخلیه می شود، سپس توسط خنک کننده طبیعی و آسیاب گلوله ای تا 0.074 میلی متر ریز آسیاب می شود و سپس به سطل باطله کوره برشته کننده اسیدی منتقل می شود و سپس توسط فیدر و نوار نقاله پیچ به میکسر اسید اضافه می شود.  و با اسید سولفوریک غلیظ (بیش از 93٪) به نسبت معینی مخلوط می شود (اسید سولفوریک غلیظ به عنوان 35٪ مازاد معادل لیتیوم در مواد پخته شده محاسبه می شود و هر تن از مواد پخته شده به اسید سولفوریک غلیظ حدود 0.21 تن نیاز دارد) پس از آن ، β - اسپودومن موجود در کلسینر با اسید سولفوریک واکنش می دهد و یون هیدروژن موجود در اسید یون لیتیوم را در β - اسپودومن جابجا می کند ،  به طوری که Li2O و SO42 - در کلسینر را می توان در Li محلول در آب ترکیب کرد2SO4، و کلینکر اسیدی را می توان بدست آورد.
مخلوط کردن دوغاب، شستشو و شستشو: کلینکر خنک و دوغاب می شود تا سولفات لیتیوم محلول در کلینکر در فاز مایع حل شود. به منظور کاهش خوردگی محلول به تجهیزات شستشو، اسید باقیمانده در کلینکر با دوغاب سنگ آهک خنثی می شود، مقدار pH به 6.5-7.0 تنظیم می شود و اکثر ناخالصی ها مانند آهن و آلومینیوم به طور همزمان حذف می شوند. نسبت مایع شسته شده به جامد حدود 2.5 و زمان شستشوی حدود 0.5 ساعت است. Li2SO4 100 گرم در لیتر (Li2O 27g / L) با فیلتر کردن و جداسازی دوغاب Li2SO4 به دست می آید و کیک فیلتر باقیمانده شستشو با رطوبت حدود 35٪ است. به منظور کاهش اتلاف لیتیوم، باقیمانده شسته شده با همزن معکوس شسته می شود و محلول شستشو برای شستشوی به دوغاب بازگردانده می شود.
تصفیه محلول شستشو: علاوه بر فلز قلیایی و اسید سولفوریک ، سایر آهن ، آلومینیوم ، کلسیم و منیزیم با اسید سولفوریک واکنش داده و سولفات های مربوطه را تولید می کنند. اگرچه برخی از ناخالصی های موجود در کلینکر را می توان در فرآیند شستشو حذف کرد، اما ناخالصی های باقیمانده در محلول شستشو باقی می ماند که برای اطمینان از کیفیت محصول باید تصفیه بیشتری شود. محلول شستشوی با قلیایی شدن و حذف کلسیم و قلیایی شدن محلول شستشو با عامل قلیایی شیر لیموترش (حاوی Cao100-150g / L) خالص می شود. مقدار pH به 11-12 افزایش می یابد و منیزیم و آهن به رسوب هیدروکسید هیدرولیز می شوند. سپس از محلول کربنات سدیم (حاوی Na2CO3 300 گرم در لیتر) برای واکنش با سولفات کلسیم برای تولید رسوب کربنات کلسیم استفاده می شود تا کلسیم موجود در محلول شستشوی و کلسیم آورده شده توسط شیر آهک قلیایی حذف شود. پس از جداسازی مایع از جامد دوغاب حذف کلسیم قلیایی، محلول به دست آمده محلول تصفیه شده است و نسبت لیتیوم کلسیم کمتر از 9.6 × 10-4 است. کیک فیلتر باقیمانده کلسیم است که برای شستشو به مخلوط خمیر بازگردانده می شود. تبخیر و غلظت محلول تصفیه: به دلیل غلظت کم سولفات لیتیوم و میزان بارش پایین لیتیوم، محلول تصفیه را نمی توان مستقیما برای رسوب لیتیوم یا تولید کلرید لیتیوم استفاده کرد. ابتدا محلول تصفیه را روی ph6-6.5 با اسید سولفوریک تنظیم کنید و سپس آن را با اواپراتور سه اثر تبخیر و غلیظ کنید ، به طوری که غلظت سولفات لیتیوم در محلول غلظت می تواند به 200 گرم در لیتر برسد (از جمله Li2O 60g / L). پس از جدا شدن محلول غلیظ توسط فیلتراسیون فشار، فیلتر محلول نهایی برای فرآیند بعدی است و کیک فیلتر باقیمانده تمام شده است که برای شستشوی به مخلوط دوغاب بازگردانده می شود.
(2) بخش تولید کربنات لیتیوم
محلول تمام شده و محلول خاکستر سودا (شامل Na2CO3 300 گرم در لیتر) برای مخزن لیتیوم تبخیر (دمای ثابت 2 ساعت پس از جوش) به سینک لیتیوم تبخیر اضافه می شود. به دلیل حلالیت کم کربنات لیتیوم، میزان بارش لیتیوم حدود 85 درصد است. پس از رسوب لیتیوم، کربنات لیتیوم درشت اولیه (حاوی فیلتر کمتر از 10 درصد) و مایع مادر لیتیوم بارش اولیه در حالی که داغ بود توسط سانتریفیوژ جدا شدند. مشروب مادر رسوب اولیه لیتیوم حاوی مقدار زیادی سولفات سدیم و سولفات لیتیوم بالاتر (حدود 15٪ از کل) است. محصول درشت ثانویه و مشروب مادر ثانویه با افزودن محلول خاکستر سودا (شامل Na2CO3 300 گرم در لیتر) برای رسوب لیتیوم ثانویه بدست می آید. مشروب مادر توسط اسید خنثی می شود، توسط pH هیدروکسید سدیم تنظیم می شود و سپس محصول جانبی سولفات سدیم بی آب و مشروب مادر تجزیه و تحلیل سدیم با تبلور تبخیر و سانتریفیوژ جدا می شوند. سولفات سدیم بی آب توسط جریان هوا خشک می شود و به عنوان سولفات سدیم محصول جانبی بسته بندی می شود. مشروب مادر آنالیز سدیم به مشروب مادر اولیه بازگردانده می شود. اولین کربنات لیتیوم درشت و دومین مایع اتصال درشت حاوی Na2SO4 و سایر ناخالصی ها هستند و سپس هم زده شده و با آب تصفیه شده در دمای حدود 90 درجه سانتی گراد شسته می شوند. مایع شستشو به آماده سازی قلیایی ارسال می شود. پس از شستشو، کربنات لیتیوم ریز مرطوب در حالی که داغ است توسط سانتریفیوژ جدا می شود و سپس توسط خشک کن مادون قرمز دور خشک می شود. پس از جداسازی مغناطیسی، ضایعات سیم آهنی و سایر وسایل مختلف ریخته شده توسط خشک کن برداشته می شوند. در نهایت، آنها توسط جریان هوا خرد می شوند، بسته بندی می شوند و در انبار قرار می گیرند.
این پروژه عمدتا ظرفیت تولید کربنات لیتیوم درجه باتری را افزایش می دهد. از منظر فرآیند کلی تولید، کربنات لیتیوم درجه باتری و کربنات لیتیوم درجه صنعتی اساسا یکسان هستند. تفاوت در شرایط مختلف کنترل فرآیند تبخیر و رسوب لیتیوم نهفته است، یعنی وزن مخصوص محلول تمام شده توسط هیدرومتر زمانی که محلول تصفیه شده تبخیر و غلیظ می شود، تعیین می شود و غلظت Li2O در محلول نهایی توسط فتومتر شعله تعیین می شود تا اطمینان حاصل شود که غلظت نقطه انتهایی محلول نهایی در محدوده نیازهای فرآیند است. روش الکترومغناطیسی هنگام رسوب لیتیوم استفاده می شود فلومتر دهانه های مختلف شیر تنظیم کننده را برای کنترل سرعت تغذیه نمایش می دهد و سرعت موتور توسط مبدل فرکانس تنظیم می شود تا سرعت اختلاط همزن را کنترل کند. شرایط کنترل فرآیند فوق همگی از فناوری های کلیدی شرکت هستند.
(3) بخش کلرید لیتیوم بی آب
پس از واکنش، سولفات کلسیم 4 • 2H2O جدا شده و برای تولید محصول سولفات کلسیم ارسال شد. پس از جداسازی ، محلول رقیق LiCl بدست می آید. β - Al فعال2O3، Na2شرکت3 و NaOH به نوبه خود برای حذف SO42 -، Ca2 +، Mg2+ و سایر ناخالصی ها در محلول رقیق LiCl اضافه می شوند. پس از تبخیر و غلظت ، غلظت LiCl به 400-500 گرم در لیتر افزایش می یابد و سپس خنک و فیلتر می شود تا NaCl جامد جدا شود تا محلول غلیظ LiCl بدست آید. محلول غلیظ LiCl به کتری تصفیه شده منتقل شد و به عامل تصفیه شده (فناوری اختصاصی، جزء معدنی، بدون فلزات سنگین سمی و مضر) و Na+ برای جایگزینی واکنش اضافه شد. نسبت Na+/LiCl در نقطه انتهایی واکنش کمتر از ppm 30 کنترل شد. پس از جداسازی، مایع تمام شده LiCl به دست آمد. در نهایت، مایع با خشک کردن اسپری خشک شد تا محصول لیتیوم کلرید بدون آب یکنواخت به دست آید. 2. لیست تجهیزات اصلی خط تولید کربنات لیتیوم با تولید سالانه 5000 تن.
 

فنی

نام تجهیزات	مشخصات	شماره
آسیاب گلوله ای	Ø1.83×6.4 متر	1
کولر	Ø2.8/2.5×25 متر	1
کولر	Ø2.4×18 متر	1
کوره دوار	Ø2.8×50 متر	1
کوره اسیدی کننده	Ø2.6×25 متر	1