碳酸鋰生產(chǎn)工藝
① 焙浸工段
轉(zhuǎn)化焙燒：鋰輝石精礦從精礦庫人工送至斗式提升機提升至精礦倉，再經(jīng)圓盤給料機和螺旋給料機加入碳酸鋰回轉(zhuǎn)窯窯尾，利用窯尾預(yù)熱段高溫氣體干燥精礦，精礦在煅燒段約1200℃左右的溫度下進行晶型轉(zhuǎn)化焙燒，由α型(單斜晶系，密度3150kg/m3)轉(zhuǎn)化為β型鋰輝石（四方晶系，密度2400kg/m3，即焙料），轉(zhuǎn)化率約98%。
酸化焙燒：焙料經(jīng)冷卻段降溫后由窯頭出料，再經(jīng)自然冷卻和球磨機研磨細到0.074mm粒級在90%以上后，輸送到酸化焙燒窯尾礦倉，再經(jīng)給料機和螺旋輸送機加入混酸機中與濃硫酸(93%以上)按一定比例(濃硫酸按焙料中鋰當量過剩35%計，每噸焙料需濃硫酸約0.21t)混合均勻后，加入酸化焙燒室中，在250～300℃左右的溫度下進行密閉酸化焙燒30～60min，焙料中β型鋰輝石同硫酸反應(yīng)，酸中氫離子置換β型鋰輝石中的鋰離子，使其中的Li2O與SO42-結(jié)合為可溶于水的Li2SO4，得到酸化熟料。
調(diào)漿浸出和洗滌：熟料經(jīng)冷卻漿化，使熟料中可溶性硫酸鋰溶入液相，為減輕溶液對浸出設(shè)備的腐蝕，用石灰石粉漿中和熟料中的殘酸，將pH值調(diào)至6.5～7.0，并同時除去大部分鐵、鋁等雜質(zhì)，浸出液固比約2.5，浸出時間約0.5h。浸出料漿經(jīng)過濾分離得到浸出液，約含Li2SO4 100g/L(Li2O 27g/L)，濾餅即為浸出渣，含水率約35%。浸出渣附著液中含硫酸鋰，為減少鋰損失，浸出渣經(jīng)逆向攪拌洗滌，洗液再返回調(diào)漿浸出。
浸出液凈化：焙料在酸化焙燒時，除堿金屬能和硫酸起反應(yīng)生產(chǎn)可溶性的相應(yīng)硫酸鹽外，其他的鐵、鋁、鈣、鎂等也與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)相應(yīng)的硫酸鹽。在浸出過程中雖能除去熟料中的部分雜質(zhì)，但其余雜質(zhì)仍留在浸出液中，需繼續(xù)凈化除去，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。浸出液凈化采用堿化除鈣法，用堿化劑石灰乳(含CaO100～150g/L)堿化浸出液，將pH值提高至11～12，使鎂、鐵水解成氫氧化物沉淀。再用碳酸鈉溶液(含Na2CO3 300g/L)與硫酸鈣反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈣沉淀，從而除去浸出液中的鈣和堿化劑石灰乳帶入的鈣。堿化除鈣料漿經(jīng)液固分離，所得溶液即為凈化液，鈣鋰比小于9.6×10－4，濾餅即為鈣渣，返回調(diào)漿浸出。
凈化液蒸發(fā)濃縮：凈化液因硫酸鋰濃度低，鋰沉淀率低，不能直接用于鋰沉淀或制氯化鋰，需先用硫酸將凈化液調(diào)至pH6～6.5，經(jīng)三效蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，使?jié)饪s液中硫酸鋰濃度達200g/L(含Li2O 60g/L)。濃縮液經(jīng)壓濾分離，濾液即完成液供下工序使用，濾餅即完渣返回調(diào)漿浸出。
② 碳酸鋰生產(chǎn)工段
完成液與純堿液(含Na2CO3 300g/L)加入蒸發(fā)沉鋰槽中，進行蒸發(fā)沉鋰(沸騰后恒溫2h)，因碳酸鋰溶解度小而沉淀下來，鋰沉淀率約85%。鋰沉淀后用離心機趁熱分離出一次粗碳酸鋰(含濾液小于10%)和一次沉鋰母液。
一次沉鋰母液中含大量硫酸鈉和較高硫酸鋰(約占總量的15%)，加入純堿液(含Na2CO3 300g/L)進行二次沉鋰，得二次粗品和二次母液，母液經(jīng)酸中和，氫氧化鈉調(diào)pH后，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、離心分離出副產(chǎn)品無水硫酸鈉和析鈉母液，無水硫酸鈉經(jīng)氣流干燥、包裝得副產(chǎn)品元明粉。析鈉母液返回調(diào)配一次母液。
一次粗碳酸鋰和二次粗品附著液含Na2SO4等雜質(zhì)，再用凈水于90℃左右進行攪洗，洗液送去配堿，洗滌后用離心機趁熱分離出濕的精碳酸鋰，再經(jīng)遠紅外線干燥機烘干，磁選除去干燥機脫落的鐵絲屑等雜物，*后經(jīng)氣流粉碎、包裝入庫。
本項目主要新增電池級碳酸鋰生產(chǎn)能力。從整體生產(chǎn)工藝看，電池級碳酸鋰和工業(yè)級碳酸鋰基本一致，區(qū)別在于蒸發(fā)和沉鋰兩個工段工藝控制條件不同，即凈化液蒸發(fā)濃縮時通過比重計測定終點完成液的比重和通過火焰光度計測定完成液中Li2O濃度以保證完成液終點濃度在工藝要求范圍內(nèi)；沉鋰時通過電磁流量計顯示調(diào)節(jié)閥門的不同開度控制加料速度，通過變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速控制攪拌器的攪拌速度。上述工藝控制條件均屬公司關(guān)鍵技術(shù)。
③ 無水氯化鋰工段
焙浸工段得到的完成液與氯化鈣溶液進行復分解反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分離得到CaSO4·2H2O送去加工制得CaSO4產(chǎn)品。分離后得到LiCl稀溶液，依次加入β型-活性Al2O3、Na2CO3和NaOH溶液，去除LiCl稀溶液中的SO42-、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮將LiCl濃度提高到400～500g/L后，進行冷卻過濾，分離出固體NaCl，得到LiCl濃溶液。LiCl濃溶液輸送到精制釜中，并加入公司自產(chǎn)的精制劑(公司專利技術(shù)，無機組分，不含有毒有害重金屬)與Na+進行置換反應(yīng)，控制反應(yīng)終點溶液中Na+/LiCl比值小于30ppm，經(jīng)過分離后得到LiCl完成液，*后將完成液進行噴霧干燥后得到顆粒均勻的無水氯化鋰產(chǎn)品。
2.年產(chǎn)5000噸碳酸鋰生產(chǎn)線主要設(shè)備表
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產(chǎn) 品 名 稱 |
型 號 規(guī) 格 |
數(shù) 量 |
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球磨機 |
Ø1.83×6.4m |
1臺 |
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冷卻機 |
Ø2.8/2.5×25m |
1臺 |
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冷卻機 |
Ø2.4×18m |
1臺 |
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回轉(zhuǎn)窯 |
Ø2.8×50m |
1臺 |
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酸化窯 |
Ø2.6×25m |
1臺 |
