فرآیند تولید کربنات لیتیم در کوره دوار

مقدمه

برشته کردن تبدیلی: کنسانتره اسپودومن به صورت دستی از انبار کنسانتره به بالابر سطل ارسال می شود و سپس به انبار کنسانتره منتقل می شود و سپس از طریق تغذیه دیسک و پیچی به دم کوره دوار کربنات لیتیوم افزوده می شود. کنسانتره با استفاده از گاز با دمای بالا در بخش پیش گرم کننده دم کوره خشک می شود. این کنسانتره به β اسپودومن از نوع α (سیستم مونوکلینیک، چگالی ۳۱۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب) در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد در بخش کلسینینگ (سیستم چهارضلعی با چگالی ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، یعنی مواد پخت) و نرخ تبدیل حدود ۹۸٪ تبدیل می شود.
 

مشخصات

فرآیند تولید کربنات لیتیم در کوره دوار
(۱) بخش پخت و پز
برشته کردن تبدیلی: کنسانتره اسپودومن به صورت دستی از انبار کنسانتره به بالابر سطل ارسال می شود و سپس به انبار کنسانتره منتقل می شود و سپس از طریق تغذیه دیسک و پیچی به دم کوره دوار کربنات لیتیوم افزوده می شود. کنسانتره با استفاده از گاز با دمای بالا در بخش پیش گرم کننده دم کوره خشک می شود. این کنسانتره به β اسپودومن از نوع α (سیستم مونوکلینیک، چگالی ۳۱۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب) در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد در بخش کلسینینگ (سیستم چهارضلعی با چگالی ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، یعنی مواد پخت) و نرخ تبدیل حدود ۹۸٪ تبدیل می شود.
برشته کاری اسیدی شده: پس از سرد شدن در بخش خنک کننده، ماده پخته شده از سر کوره تخلیه می شود، سپس با سرمایش طبیعی و آسیاب گلوله ای به طور ریز تا 0.074 میلی متر آسیاب می شود، سپس به سطل باطله کوره اسیدی شده منتقل شده و سپس توسط تغذیه کننده و نقاله پیچی به میکسر اسید افزوده می شود.  و با اسید سولفوریک غلیظ (بیش از ۹۳٪) در نسبت مشخصی مخلوط می شود (اسید سولفوریک غلیظ به عنوان ۳۵٪ از مازاد معادل لیتیم در ماده پخته شده محاسبه می شود و هر تن ماده پخته شده به اسید سولفوریک غلیظ حدود ۰.۲۱ تن نیاز دارد). پس از آن، β - اسپودومن در کلسینر با اسید سولفوریک واکنش می دهد و یون هیدروژن در اسید، یون لیتیوم را در β - اسپودومن، جابجا می کند،  به طوری که Li2O و SO42 موجود در کلسینر می توانند با هم ترکیب شده و Li2SO4 محلول در آب را تشکیل دهند و کلینکر اسیدی کننده به دست آید.
مخلوط کردن دوغاب، شستشو و شستشو: کلینکر سرد و دوغده می شود تا سولفات لیتیم محلول در کلینکر به فاز مایع تبدیل شود. برای کاهش خوردگی محلول به تجهیزات شستشو، اسید باقی مانده در کلینکر با دوغاب سنگ آهک خنثی می شود، مقدار pH به ۶.۵ تا ۷.۰ تنظیم می شود و بیشتر ناخالصی ها مانند آهن و آلومینیوم به طور همزمان حذف می شوند. نسبت مایع شسته شده به جامد حدود ۲.۵ ساعت است و زمان شستشوی حدود ۰.۵ ساعت است. Li2SO4 100 گرم بر لیتر (Li2O 27g / L) با فیلتر و جدا کردن دوغاب Li2SO4 به دست می آید و کیک فیلتر باقی مانده شسته شده است که رطوبت آن حدود 35٪ است. برای کاهش از دست رفتن لیتیم، باقی مانده شسته شده با هم زدن معکوس شسته می شود و محلول شستشو برای شستشو به دوغاب بازگردانده می شود.
تصفیه محلول لیچینگ: علاوه بر فلز قلیایی و اسید سولفوریک، سایر آهن، آلومینیوم، کلسیم و منیزیم با اسید سولفوریک واکنش داده و سولفات های متناظر را تولید می کنند. اگرچه برخی ناخالصی های کلینکر را می توان در فرآیند لیچینگ حذف کرد، اما ناخالصی های باقی مانده در محلول لیچینگ باقی می مانند که باید بیشتر تصفیه شود تا کیفیت محصول تضمین گردد. محلول لیچینگ با قلیایی شدن و حذف کلسیم و همچنین قلیایی شدن محلول لیچ با عامل قلیایی شیر آهک (حاوی cao100-150g / L) تصفیه می شود. مقدار pH به ۱۱-۱۲ افزایش می یابد و منیزیم و آهن به رسوب هیدروکسید هیدرولیز می شوند. سپس محلول کربنات سدیم (حاوی Na2CO3 300 گرم بر لیتر) برای واکنش با سولفات کلسیم و تولید رسوب کربنات کلسیم استفاده می شود تا کلسیم موجود در محلول شسته شده و کلسیم ناشی از شیر آهکی قلیایی حذف شود. پس از جداسازی مایع به جامد دوغاطی حذف کلسیم قلیایی، محلول به دست آمده محلول خالص شده است و نسبت کلسیم به لیتیم کمتر از ۹.۶ × ۱۰-۴ است. کیک فیلتر، باقی مانده کلسیم است که برای شستشو به مخلوط پالپ بازگردانده می شود. تبخیر و غلظت محلول خالص سازی: به دلیل غلظت پایین سولفات لیتیم و نرخ رسوب پایین لیتیوم، محلول تصفیه نمی تواند مستقیما برای رسوب گذاری لیتیم یا تولید کلرید لیتیم استفاده شود. ابتدا محلول تصفیه را با اسید سولفوریک به pH6-6.5 تنظیم کنید و سپس با تبخیرکننده سه اثری تبخیر و غلیظ کنید تا غلظت سولفات لیتیم در محلول غلیظ به ۲۰۰ گرم بر لیتر برسد (شامل Li2O ۶۰ گرم بر لیتر). پس از جدا شدن محلول غلیظ با فیلتراسیون فشاری، فیلتریت محلول نهایی برای فرآیند بعدی است و کیک فیلتر باقی مانده نهایی است که برای شستشو به مخلوط کردن دوغ بازگردانده می شود.
(۲) بخش تولید کربنات لیتیم
محلول نهایی و محلول خاکستر سودا (شامل Na2CO3 300 گرم بر لیتر) به مخزن لیتیوم تبخیر برای سینک لیتیوم تبخیر (دمای ثابت دو ساعت پس از جوش) اضافه می شوند. به دلیل حلالیت پایین کربنات لیتیوم، نرخ رسوب لیتیوم حدود ۸۵٪ است. پس از رسوب گذاری لیتیوم، کربنات لیتیوم درشت اولیه (حاوی فیلترات کمتر از ۱۰٪) و مایع مادر رسوب لیتیوم اولیه توسط سانتریفیوژ در حالت داغ جدا شدند. مایع مادر رسوب اولیه لیتیوم حاوی مقدار زیادی سولفات سدیم و سولفات لیتیوم بالاتر (حدود ۱۵٪ از کل) است. محصول درشت ثانویه و مایع مادر ثانویه با افزودن محلول خاکستر سودا (شامل Na2CO3 300g / L) برای رسوب ثانویه لیتیم به دست می آید. مایع مادر توسط اسید خنثی شده، با pH هیدروکسید سدیم تنظیم می شود و سپس سولفات سدیم بی آب محصول جانبی و مایع مادر آنالیز سدیم از طریق تبخیر، تبلور و سانتریفیوژ جدا می شوند. سولفات سدیم بدون آب توسط جریان هوا خشک شده و به صورت سولفات سدیم محصول جانبی بسته بندی می شود. مایع مادر آنالیز سدیم به نوشیدنی مادر اصلی بازگردانده می شود. کربنات لیتیوم درشت اول و مایع اتصال درشت دوم حاوی Na2SO4 و سایر ناخالصی ها هستند و سپس با آب تصفیه شده در دمای حدود ۹۰ درجه سانتی گراد هم زده و شسته می شوند. مایع شستشو به تهیه قلیایی ارسال می شود. پس از شستشو، کربنات لیتیوم ریز مرطوب در حالی که داغ است توسط سانتریفیوژ جدا می شود و سپس با خشک کن با مادون قرمز دور خشک می شود. پس از جداسازی مغناطیسی، تکه های سیم آهنی و سایر اجزای رها شده توسط خشک کن حذف می شوند. در نهایت، آن ها توسط جریان هوا خرد می شوند، بسته بندی شده و در انبار قرار می گیرند.
این پروژه عمدتا ظرفیت تولید کربنات لیتیوم با درجه باتری را افزایش می دهد. از دیدگاه کلی فرآیند تولید، کربنات لیتیوم باتری و لیتیم کربنات صنعتی اساسا یکسان هستند. تفاوت در شرایط مختلف کنترل فرآیند تبخیر و رسوب گذاری لیتیم نهفته است، یعنی چگالی مخصوص محلول نهایی توسط هیدرومتر زمانی که محلول تصفیه شده تبخیر و غلیظ می شود تعیین می شود و غلظت Li2O در محلول نهایی توسط فوتومتر شعله تعیین می شود تا اطمینان حاصل شود که غلظت نقطه انتهایی محلول نهایی در محدوده نیازهای فرآیند قرار دارد؛ روش الکترومغناطیسی هنگام رسوب گذاری 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 فناوری های کلیدی شرکت هستند.
(۳) بخش کلرید لیتیوم بی آب
پس از واکنش، CaSO4 • 2H2O جدا شده و برای فرآوری محصول CaSO4 ارسال شد. پس از جداسازی، محلول رقیق LiCl به دست می آید. β - Al2O3، Na2CO3 و NaOH فعال به نوبت اضافه می شوند تا SO42 -، Ca2 +، Mg2+ و سایر ناخالصی ها را در محلول رقیق LiCl حذف کنند. پس از تبخیر و غلظت، غلظت LiCl به ۴۰۰-۵۰۰ گرم بر لیتر افزایش می یابد و سپس سرد و فیلتر می شود تا NaCl جامد جدا شود تا محلول غلیظ LiCl به دست آید. محلول غلیظ LiCl به دیگ تصفیه شده منتقل شده و به عامل تصفیه شده (فناوری اختصاصی، جزء غیرآلی، بدون فلزات سنگین سمی و مضر) و Na+ برای جایگزینی واکنش افزوده می شد. نسبت Na+/LiCl در نقطه پایانی واکنش کمتر از ۳۰ppm کنترل شد. پس از جداسازی، مایع نهایی LiCl به دست آمد. در نهایت، مایع با اسپری خشک می شد تا محصول یکنواخت کلرید لیتیوم بدون آب به دست آید. ۲. فهرست تجهیزات اصلی خط تولید کربنات لیتیوم با تولید سالانه ۵۰۰۰ تن.
 

فنی

نام تجهیزات	مشخصات	شماره
آسیاب توپ	Ø1.83×6.4m	1
کولر	Ø2.8/2.5×25m	1
کولر	Ø2.4×18m	1
کوره دوار	Ø2.8×50m	1
کوره اسیدی سازی	Ø2.6×25m	1