کوره دوار مورد استفاده برای تولید کربنات لیتیوم به باتری لیتیومی

مقدمه

برشته کردن تبدیل: کنسانتره اسپودومن به صورت دستی از سیلو کنسانتره از طریق آسانسور سطل به سیلو کنسانتره ارسال می شود و سپس از طریق فیدر دیسک و فیدر پیچ به دم کوره دوار کربنات لیتیوم اضافه می شود. بخش پیش گرمایش گاز دم کنسانتره خشک کردن گاز با دمای بالا، کنسانتره در دمای حدود 1200 درجه سانتیگراد در بخش کلسینه متبلور و کلسینه می شود و با α نوع (سیستم مونوکلینیک، چگالی 3150 کیلوگرم بر متر مکعب) به اسپودومن نوع β تبدیل می شود. سیستم چهار ضلعی دارای چگالی 2400 کیلوگرم بر متر مکعب است که یک ماده پخت است و نرخ تبدیل آن حدود 98 درصد است.

فنی

فرآیند تولید کربنات لیتیوم
بخش پخت
برشته کردن تبدیل: کنسانتره اسپودومن به صورت دستی از استخر کنسانتره به آسانسور سطل به سطل کنسانتره ارسال می شود و سپس از طریق فیدر دیسک و فیدر پیچ به دم کوره دوار کربنات لیتیوم اضافه می شود و توسط دم کوره از قبل گرم می شود. کنسانتره خشک کن گاز با درجه حرارت بالا ، کنسانتره در دمای حدود 1200 درجه سانتیگراد در بخش کلسینه متبلور و کلسینه می شود و توسط نوع α (سیستم مونوکلینیک ، چگالی 3150 کیلوگرم بر متر مکعب) (سیستم چهار ضلعی) به اسپودومن نوع β تبدیل می شود چگالی 2400 کیلوگرم بر متر مکعب ، یعنی مواد پخت و نرخ تبدیل حدود 98٪ است.
برشته کردن اسیدی شدن: پس از خنک شدن مواد خنک کننده توسط بخش خنک کننده، از سر کوره تخلیه می شود و سپس در آسیاب خنک کننده و گلوله ای طبیعی تا 0.074 میلی متر آسیاب می شود تا بیش از 90٪ باشد و سپس به سطل باطله کوره برشته کننده اسیدی سازی منتقل می شود و سپس از طریق فیدر و نوار نقاله پیچ به دستگاه اسید مخلوط و اسید سولفوریک غلیظ (93٪ یا بیشتر) به نسبت معینی (غلیظ) اضافه می شود اسید سولفوریک بیش از 35٪ معادل لیتیوم در مواد پخت ، حدود 0.21 تن اسید سولفوریک غلیظ در هر تن ماده پخت) ، و سپس به برشته شدن اسیدی شدن اضافه می شود. در محفظه ، برشته کردن اسیدی شدن بسته در دمای حدود 250 تا 300 درجه سانتیگراد به مدت 30 تا 60 دقیقه انجام می شود. اسپودومن نوع β در پخت با اسید سولفوریک واکنش داده می شود و یون های هیدروژن موجود در اسید جایگزین یون های لیتیوم در اسپودومن نوع β می شوند. Li2O با SO42- به عنوان Li2SO4 محلول در آب ترکیب می شود تا کلینکر اسیدی به دست آید.
شستشوی و شستشوی دوغاب: کلینکر خنک و دوغاب می شود تا سولفات لیتیوم محلول در کلینکر در فاز مایع حل شود. برای کاهش خوردگی محلول به تجهیزات شستشو، از دوغاب سنگ آهک برای خنثی کردن اسید باقیمانده در کلینکر برای تنظیم pH استفاده می شود. تنظیم شده به 6.5 ~ 7.0 ، و در همان زمان حذف بیشتر آهن ، آلومینیوم و سایر ناخالصی ها ، نسبت جامد محلول شستشوی حدود 2.5 ، زمان شستشوی حدود 0.5 ساعت. دوغاب شستشو با فیلتراسیون جدا می شود تا محلول شستشوی حاوی حدود 100 گرم در لیتر Li 2 SO 4 (Li 2 O 27 گرم در لیتر) به دست آید و کیک فیلتر سرباره شستشو می دهد و محتوای آب آن حدود 35 درصد است. سولفات لیتیوم در مایع چسبنده باقیمانده شستشو وجود دارد. به منظور کاهش اتلاف لیتیوم، سرباره شستشوی با هم زدن معکوس شسته می شود و مایع شستشو برای شستشوی به دوغاب بازگردانده می شود.
تصفیه شیرابه: هنگامی که مواد پخت اسیدی و کلسینه می شود، علاوه بر فلز قلیایی می تواند با اسید سولفوریک واکنش داده و سولفات مربوطه محلول تولید کند، سایر آهن، آلومینیوم، کلسیم، منیزیم و موارد مشابه نیز با اسید سولفوریک واکنش داده و سولفات مربوطه را تولید می کنند. اگرچه برخی از ناخالصی های موجود در کلینکر را می توان در طول فرآیند شستشو حذف کرد، اما ناخالصی های باقیمانده در شیرابه باقی می مانند و برای اطمینان از کیفیت محصول باید تصفیه بیشتری شوند. تصفیه شیرابه به روش کالسیفیکاسیون آلکالیزاسیون، قلیایی کردن محلول آبشویی با عامل قلیایی شیر آهک (حاوی CaO 100-150 گرم در لیتر) و افزایش pH به 11-12 برای هیدرولیز منیزیم و آهن به رسوبات هیدروکسید انجام می شود. علاوه بر این، یک محلول کربنات سدیم (حاوی Na2CO3 300 گرم در لیتر) با سولفات کلسیم واکنش داده و رسوب کربنات کلسیم تولید می کند و در نتیجه کلسیم موجود در شیرابه و کلسیم وارد شده توسط عامل قلیایی شیر آهک را حذف می کند. دوغاب حذف کلسیم قلیایی توسط محلول جامد مایع جدا می شود و محلول به دست آمده یک مایع تصفیه کننده است. نسبت کلسیم به لیتیوم کمتر از 9.6×10-4 است و کیک فیلتر باقیمانده کلسیم است که برای شستشوی به دوغاب بازگردانده می شود.
تبخیر و غلظت مایع تصفیه: مایع تصفیه دارای غلظت کم سولفات لیتیوم و میزان بارش لیتیوم پایین است. نمی توان از آن به طور مستقیم برای بارش لیتیوم یا کلرید لیتیوم استفاده کرد. لازم است ابتدا مایع تصفیه را با اسید سولفوریک روی pH 6-6.5 تنظیم کنید و توسط اواپراتور سه اثره تبخیر و کنسانتره کنید. غلظت سولفات لیتیوم در کنسانتره 200 گرم در لیتر (حاوی Li2O 60 گرم در لیتر) است. مایع غلیظ با فیلتراسیون فشار جدا می شود و از فیلتر برای تامین مایع به مرحله بعدی استفاده می شود و کیک فیلتر برای شستشوی به دوغاب بازگردانده می شود.
2 بخش تولید کربنات لیتیوم
مایع تکمیل و لیمو خالص (حاوی Na2CO3 300 گرم در لیتر) برای انجام رسوب تبخیری لیتیوم (دمای ثابت پس از جوشاندن به مدت 2 ساعت) به مخزن لیتیوم تبخیری اضافه شد و رسوب به دلیل حلالیت پایین کربنات لیتیوم رسوب کرد و میزان بارش لیتیوم حدود 85 درصد بود. پس از رسوب لیتیوم، کربنات لیتیوم خام (حاوی کمتر از 10 درصد فیلتر) و مشروب مادر اولیه با روکش لیتیوم توسط یک دستگاه گریز از مرکز از هم جدا می شوند.
محلول مایع لیتیوم اولیه حاوی مقدار زیادی سولفات سدیم و سولفات لیتیوم بالاتر (حدود 15٪ از مقدار کل) است و مایع قلیایی خالص (حاوی Na2CO3 300 گرم در لیتر) برای انجام رسوب لیتیوم دوم برای بدست آوردن محصول خام دوم و مایع مادر دوم ، مایع مادر اضافه می شود. پس از خنثی سازی اسید و تنظیم pH هیدروکسید سدیم، محصول جانبی سولفات سدیم بی آب و مشروب مادر بارش سدیم با تبخیر و سانتریفیوژ از هم جدا می شوند و سولفات سدیم بی آب با جریان هوا خشک می شود و بسته بندی می شود تا پودر Yuanming محصول جانبی به دست آید. مشروب مادر سدیم برای یک بار به مشروب مادر بازگردانده می شود.
کربنات لیتیوم خام اولیه و مایع چسبندگی محصول خام دوم حاوی ناخالصی هایی مانند Na2SO4 هستند و سپس با آب تصفیه شده در دمای حدود 90 درجه سانتیگراد هم زده می شوند و مایع شستشو به قلیایی ارسال می شود و پس از شستشو کربنات لیتیوم مرطوب توسط سانتریفیوژ جدا می شود و سپس کربنات لیتیوم مرطوب جدا می شود. پس از خشک شدن توسط خشک کن مادون قرمز دور، جداسازی مغناطیسی بقایای آهن و موارد مشابه را که از خشک کن جدا می شوند، حذف می کند و در نهایت توسط جریان هوا خرد شده و در انبار بسته بندی می شود.
این پروژه عمدتا ظرفیت تولید کربنات لیتیوم درجه باتری را اضافه می کند. از منظر فرآیند کلی تولید، کربنات لیتیوم درجه باتری و کربنات لیتیوم درجه صنعتی اساسا یکسان هستند، تفاوت در این است که شرایط کنترل فرآیند دو بخش لیتیوم تبخیر و غرق شدن متفاوت است، یعنی وزن مخصوص مایع و عبور شعله زمانی که مایع تصفیه با تبخیر متمرکز می شود، توسط هیدرومتر اندازه گیری می شود. فتومتر غلظت Li2O را در مایع اندازه گیری می کند تا اطمینان حاصل شود که غلظت مایع تمام شده در الزامات فرآیند است. هنگامی که از لیتیوم استفاده می شود، فلومتر الکترومغناطیسی درجات مختلف باز شدن شیر تنظیم کننده را برای کنترل سرعت تغذیه نمایش می دهد و سرعت موتور توسط مبدل فرکانس کنترل می شود تا سرعت همزن را کنترل کند. . شرایط کنترل فرآیند فوق همگی از فناوری های کلیدی شرکت هستند.
3 بخش لیتیوم کلرید بی آب
مایع تکمیل به دست آمده در بخش پخت تحت واکنش متاتز با محلول کلرید کلسیم قرار می گیرد و پس از اتمام واکنش، CaSO4•2H2O جدا شده و برای به دست آوردن محصول CaSO4 ارسال می شود. پس از جداسازی، محلول رقیق LiCl به دست می آید و محلول فعال β نوع Al2O3، Na2CO3 و NaOH به ترتیب برای حذف ناخالصی هایی مانند SO42-، Ca2+ و Mg2+ در محلول رقیق LiCl اضافه می شود و سپس غلظت LiCl با تبخیر و غلظت به 400-500 گرم در لیتر افزایش می یابد. فیلتراسیون خنک کننده انجام شد و NaCl جامد جدا شد تا محلول غلیظ LiCl بدست آید. محلول غلیظ LiCl به مخزن پالایش منتقل می شود و آماده سازی تصفیه شده خود تولید شده این شرکت (فناوری ثبت اختراع شرکت، اجزای معدنی، فاقد فلزات سنگین سمی و مضر) با Na+ جایگزین می شود تا نسبت Na+/LiCl در محلول نقطه انتهایی محلول کمتر از 30 ppm باشد. پس از جداسازی، یک مایع تکمیل LiCl به دست می آید و در نهایت، مایع تمام شده با اسپری خشک می شود تا یک محصول لیتیوم کلرید بی آب یکنواخت به دست آید.