يتضمن إنتاج كربونات الليثيوم من الإسبودومين عمليتين مستقلتين نسبيا: التحميص المسبق لإنتاج محلول ملحي ومحلول ملحي لإنتاج كربونات الليثيوم. يتضمن إنتاج المحلول الملحي من الإسبودومين ثماني خطوات صغيرة: التجفيف ، التحميص ، التبريد ، التكسير ، الطحن ، التحمض ، الغمر في الماء ، وفصل السوائل الصلبة.
 سبودومين الأسترالي
1 ، التجفيف: عادة ما يكون محتوى الرطوبة في الإسبودومين الذي تم شراؤه للمشروع 8٪. من أجل عدم التأثير على عملية التحميص اللاحقة ، يجب تجفيف المادة. يتم التجفيف في فرن تجفيف دوار ، بدرجة حرارة تجفيف حوالي 250 درجة مئوية ومدتها حوالي 15 دقيقة. يتلامس الهواء الساخن بشكل مباشر مع المادة. بعد التجفيف ، يبلغ محتوى الرطوبة في الإسبودومين حوالي 6.5٪ ، ويمكن أن تقلل عملية التجفيف من استهلاك الغاز في عملية التحميص اللاحقة. يأتي مصدر حرارة التجفيف من الحرارة المهدرة لغاز عادم الفرن الدوار (من أجل تحقيق الحفاظ على الطاقة وتقليل الاستهلاك ، يتم إدخال جزء من غاز المداخن الساخن مع حرارة ضائعة تبلغ حوالي 250 درجة مئوية من غاز عادم فرن التكليس الدوار في فرن التجفيف من خلال المراوح). سيتم استخدام جميع الغبار الذي تم جمعه من التجفيف لعملية التكليس.
2 ، التحميص: بعد التجفيف ، يدخل بيروكسين الليثيوم إلى غرفة التحميص ذات درجة الحرارة العالية في الفرن الدوار للتحميص (باستخدام غاز فرن فحم الكوك كوقود ، ويتم وضع مسدس رش في الجزء الأوسط من فرن التحميص من نوع النفق للاحتراق المباشر). يستخدم الفرن الدوار غاز فرن فحم الكوك كوقود ويقوم بتحميص المواد الخام بدرجة حرارة عالية من خلال التسخين المباشر. يتم التحكم في درجة حرارة التلبيد لتكون 1100-1200 درجة مئوية ، ويستمر وقت التحميص لمدة ساعتين تقريبا.
الفرن الدوار
بعد اكتمال التكليس ، يتم α المادة الخام من الإسبودومين تحويل نوع الإسبودومين إلى β النوع يحول الإسبودومين الليثيوم من بنية غير قابلة للذوبان في الحمض إلى بنية قابلة للذوبان في الحمض ، بمعدل تحويل 95-98٪.
معادلة عملية التحويل هي: α-Li2O · Al2O3 · 4SiO2 →β-Li2O · Al2O3 · 4SiO2
3 ، التبريد: عندما يتم تحميص المادة على درجة حرارة عالية ، بسبب ذوبان بعض المواد ، سيكون للمادة الملبدة قوة معينة وتحتاج إلى التبريد. يدخل فرن التبريد ويضطر إلى التبريد إلى حوالي 90 درجة مئوية. وقت التبريد بعد التحميص هو 1.5 ساعة.
4 ، التكسير: يتم نقل الكلنكر المبرد إلى الكسارة باستخدام ناقل سلسلة مغلقة لمنع قطع كبيرة من الكلنكر من الدخول في العمليات اللاحقة. يتم سحق الكلنكر إلى حجم جسيمات يبلغ حوالي 10 مم ثم يتم إدخاله في نظام المطحنة العمودي من خلال ناقل حزام مغلق.
5 ، الطحن: من أجل تسهيل عمليات الترشيح اللاحقة وإذابة الكلنكر بشكل كامل ، يجب أن يكون الكلنكر المسحوق أرضيا أبعد. يتم تغذية المادة في قرص الطحن لنظام الطحن الرأسي من خلال مقياس وزن الحزام ، وتحت تأثير قوة الطرد المركزي ، تتحرك المادة نحو محيط قرص الطحن. عندما تمر المادة بين قرص الطحن وأسطوانة الطحن ، يتم ضغطها وطحنها إلى مسحوق تحت تأثير قوة الضغط. تستمر جزيئات مسحوق المواد التي تم طحنها في التحرك للخارج ويتم إلقاؤها أخيرا باتجاه حافة قرص الطحن ؛ بالاعتماد على الضغط السلبي الناتج عن شفط مروحة العادم الرئيسية ، يدخل الغاز المجفف الساخن قليلا إلى المطحنة من مدخل المطحنة العمودية ويمر عبر الحافة الخارجية لقرص الطحن من الأسفل إلى الأعلى ؛ يتم حمل جزيئات مسحوق المواد بواسطة غاز المجفف الساخن قليلا ، وتتصطدم جزيئات مسحوق المواد الأثقل والخشنة في الفاصل مع حاجز الشفرة للفاصل وتعود إلى قرص الطحن لمزيد من الطحن ؛ يتم جمع جزيئات مسحوق المواد الأخف والأصغر بواسطة مجمع المسحوق من خلال الفاصل. يقوم جهاز الفاصل الموجود في الجزء العلوي من المطحنة العمودية بفحص المواد الأرضية ، ويتم فصل مسحوق المواد ذات النعومة غير المؤهلة عن الدوامة على طول الجدار الداخلي للمخروط الداخلي وإعادته إلى لوحة الطحن لمزيد من الطحن. تدخل المادة ذات حجم الجسيمات أقل من 100 شبكة بعد الطحن في العملية التالية.
6. التحمض: يتم خلط تحمض سحق أقل من 100 شبكة β النوع من الإسبودومين وحمض الكبريتيك المركز بنسبة 98٪ على الخلاط (بنسبة 2.5-3.5: 1). يتم نقل الخليط إلى فرنين للتحمض من خلال ناقل لولبي للتغذية. يتم تسخين أفران التحمض بواسطة فرن الهواء الساخن الذي يحرق غاز فرن فحم الكوك ، باستخدام طريقة تسخين خارجية غير مباشرة. يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل عند 250-300 درجة مئوية ، والمدة حوالي 10 دقائق ، وسيخضع β النوع الإسبودومين لتفاعل تملح كامل مع حمض الكبريتيك ، ومعادلة التفاعل هي كما يلي:
Li2O· Al2O3 · 4SiO2 + H2SO4 →Li2SO4 + H2O · Al2O3 · 4SiO2
في الوقت نفسه ، حدثت أيضا الآثار الجانبية التالية:
Na2O · Al2O3 · 4SiO2 + H2SO4 →Na2SO4 + H2O · Al2O3 · 4SiO2
[ك2و]· Al2O3 · 4SiO2 + H2SO4 → K2SO4 + H2O · Al2O3 · 4SiO2
MgO· Al2O3 · 4SiO2 + H2SO4 → MgSO4 + H2O · Al2O3 · 4SiO2
CaO· Al2O3 · 4SiO2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O · Al2O3 · 4SiO2
Fe2O3 + 3H2SO4 →Fe2 (SO4) 3 + 3H2O
ZnO + H2SO4→ZnSO4 + H2O
TlO2 + H2SO4→TlOSO4 + H2O
عندما تخضع المادة لتفاعل تملح ، تتم إزالة شوائب الراتنج بين قلب سيليكات الألومنيوم من الإسبودومين وحمض الكبريتيك ، وينتج عن التبادل استبدال الليثيوم الموجود في الإسبودومين بالهيدروجين ، في حين أن التركيب المعدني لا يتضرر بالفعل. يتم إرسال المادة المحمضة بعد تفاعل التملح إلى فرن التبريد بواسطة ناقل لولبي ، والذي يتم تبريده بالماء بشكل غير مباشر إلى أقل من 80 درجة مئوية قبل الدخول في عملية الترشيح اللاحقة.
ينقسم تصميم جهاز التحميص الحمضي إلى أربعة أجزاء: وحدة المواد الخام ، وحدة التحميص الحمضي ، وحدة تخزين التبريد ، وحدة التسخين ، إلخ.
(1) وحدة المواد الخام
(1) عملية تغذية ووزن وقياس الإسبودومين المكلس الناعم.
في مستودع مواد التحميص الدقيقة β يدخل Spodumene هذه الوحدة ، ويتم وزنه وقياسه بواسطة وحدة تغذية مغلقة ، ثم يتم وضعه في خلاط لولبي مزدوج.
(2) عملية نقل وقياس حامض الكبريتيك المركز.
يتم نقل حامض الكبريتيك المركز عبر خطوط الأنابيب من منطقة خزان حامض الكبريتيك في منطقة المصنع إلى خزان القياس ، ثم يتم ضخه إلى الخلاط اللولبي المزدوج من خلال مضخة تغذية حامض الكبريتيك.
(2) وحدة التحميص الحمضي
(1) β يتدفق مسحوق الليثيوم بيروكسين الناعم (100 شبكة) إلى مقياس الوزن عن طريق الجاذبية من المخرج السفلي لصومعة المسحوق الناعم.
(2) تستخدم مقاييس القياس بشكل عام المقاييس الحلزونية ، ومقاييس الدوار ، ومقاييس قوة كوريوليس ، وما إلى ذلك. في هذا المشروع ، يتم استخدام مقاييس قوة كوريوليس.
(3) يتم توصيل مخرج مقياس القياس بناقل لولبي ، ويتم التحكم في سرعة الناقل اللولبي عن طريق قراءة مقياس قوة كوريوليس ، وبالتالي التحكم في كمية تغذية مسحوق الإسبودومين.
(4) يتم توصيل مخرج الناقل اللولبي بآلة الخلط.
5 تستخدم الخلاطات عموما خلاطات لولبية مفردة وخلاطات بحزام لولبي وخلاطات لولبية مزدوجة. يعتمد هذا المشروع على خلاط لولبي مزدوج.
(6) يتم إرسال 98٪ من حمض الكبريتيك من خزان التخزين إلى الخلاط من خلال مضخة مغناطيسية مبطنة بالفلور.
(7) قم بتركيب عدادات التدفق وصمامات التنظيم على خط أنابيب حامض الكبريتيك.
(8) التحكم في معدل التدفق الكتلي لحمض الكبريتيك من خلال معدل تدفق كتلة الإسبودومين.
(9) يتم رش حمض الكبريتيك في الخلاط من خلال فوهة متعددة النقاط ويخلط ميكانيكيا مع مسحوق الإسبودومين الناعم. يسمى الخليط خليط الحمضي.
(10) ثم يتم تغذية المادة الحمضية المختلطة في فرن التحمض من خلال دوامة المدخل وغطاء ذيل الفرن.
(3) وحدة تخزين تبريد الكلنكر الحمضي
يتم إرسال المواد المحمضة الخارجة من ذيل الفرن عن طريق الحلزوني إلى فرن التبريد للتبريد إلى أقل من 80 درجة مئوية. يعتمد فرن التبريد على تبريد غير مباشر بالماء المبرد ، ويتم إرسال الكلنكر المحمض المبرد إلى قسم المعالجة الرطبة في المصنع.
(4) وحدة التدفئة
يعتمد نظام التدفئة في هذا المشروع على شكل نظام تدوير الهواء الساخن (دوران الهواء الساخن) الذي يتم توفيره بواسطة موقد الهواء الساخن بالغاز بفرن فحم الكوك.
يتم حرق غاز فرن فحم الكوك الذي يرسله خط الأنابيب والهواء المسخن مسبقا الذي ترسله مروحة الهواء في فرن الهواء الساخن. يتم خلط غاز المداخن الساخن الناتج عن الاحتراق مع غاز المداخن الساخن المتداول الذي ترسله المروحة الدائرية ذات درجة الحرارة العالية في قسم الذيل من فرن الهواء الساخن. بعد تنظيمه بواسطة الصمام الموجود في خط أنابيب الهواء الساخن ، يدخل غلاف فرن التحمض لتوفير الحرارة لجسم الفرن. يتم تدوير معظم غاز المداخن الساخن في نظام التدفئة ، ويتم تسخين جزء منه بالهواء وتفريغه من خلال المدخنة. تم تجهيز كل مجرى هواء في النظام بأبواب تنظيمية ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات درجة حرارة التسخين المختلفة لكل قسم من جسم الفرن. تم تجهيز مجرى عادم الدخان بصمام تنظيم لتنظيم توازن ضغط هواء النظام.
ظروف التشغيل ومعلمات التحكم: التحكم في درجة حرارة التفاعل من 250 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية ، وتحديد كمية تغذية حمض الكبريتيك بناء على كمية المكون الفعال Li2O في الخام ، والحفاظ على محتوى حمض حر من 20-22٪ في المادة الحمضية المختلطة ، وتحديد نسبة حمض التغذية حوالي 2.5-3.5. مدة بقاء المادة في فرن التحميص حوالي 30 دقيقة. محتوى الحمض الحر في الكلنكر الحمضي هو 2-6٪ تحت الضغط العادي.
7 ، الغمر في الماء: يحتوي الكلنكر بحمض الإسبودومين المبرد بالحمض على حوالي 2-6٪ من حمض الكبريتيك ، والذي يتم نقله بواسطة ناقل مكشطة مدفون إلى خزان الملاط من خلال صندوق الكلنكر الحمضي. ثم يتم خلط ملاط الكلنكر الحمضي مع محلول غسيل خبث الليثيوم ، ومياه تجديد الراتنج ، وماء المكثفات بنسبة صلبة سائلة تبلغ حوالي 1.6: 1 لتشكيل ملاط الكلنكر الحمضي (درجة حرارة الكلنكر الحمضي بعد التبريد حوالي 40 درجة مئوية ، ويدخل خزان الترشيح المغلق أسفل مستوى السائل من خلال قناة التفريغ) ، ثم أرسلت إلى خزان التحييد. يضاف الحجر الجيري يحيد الجير حمض الكبريتيك المتبقي. يتم تغذية الحجر الجيري والجير الحي في خزان التحييد بواسطة وحدة تغذية من خلال ناقل مكشطة مدفون. يتحكم مقياس الأس الهيدروجيني في خزان التحييد في سرعة وحدة التغذية ، وبالتالي التحكم في كمية الحجر الجيري والجير الحي المضاف. بعد أن يصل الرقم الهيدروجيني إلى 6-6.5 ، توقف عن التغذية ويستمر تفاعل التحييد لمدة 20 دقيقة. بعد الترشيح ، يدخل الليثيوم في المرحلة السائلة (ملاط التحييد) من المرحلة الصلبة ، ويصل معدل ترشيح الليثيوم إلى حوالي 98٪. يتم ضخ ملاط التحييد في مكبس الترشيح بواسطة مضخة الملاط للعمليات اللاحقة.
معادلة التفاعل:
كربونات الكالسيوم3 + H2SO4→CaSO4 + CO2↑ + H2O
CaO + H2SO4→CaSO4 + H2O
ظروف التشغيل ومعلمات التحكم: درجة حرارة الترشيح 40 درجة مئوية ، نسبة السائل إلى الصلب 1.6: 1 ، وقت الترشيح 2-3 ساعات ، الضغط الجوي.
八 、فصل السائل الصلب:
بعد ضخ ملاط التحييد في مكبس الترشيح ، فإنه يخضع لعمليات مثل الترشيح والغسيل والضغط والنفخ والتفريغ للحصول على خبث الليثيوم الرطب ، وترشيح كبريتات الليثيوم ، ومحلول غسيل خبث الليثيوم ، على التوالي.
مكبس مرشح اللوحة والإطار
التصفية: يتم ضخ ملاط التحييد في مكبس الترشيح لفصل السوائل الصلبة. عندما يتحلل معدل تدفق مضخة الملاط إلى حوالي 5 م 3 / ساعة ، تتوقف مكبس المرشح عن التغذية. المرشح المفلتر هو بشكل أساسي مرشح كبريتات الليثيوم ، والذي يتم تخزينه مؤقتا في خزان المرشح قبل الدخول في عملية إزالة الشوائب.
الغسيل: لا يزال محتوى الليثيوم في بقايا المرشح التي يتم الحصول عليها من فصل النفايات الصلبة مرتفعا نسبيا. من خلال الغسيل عبر الإنترنت بالماء المكثف ، يمكن ترشيح أكبر قدر ممكن من محلول كبريتات الليثيوم من بقايا الليثيوم. الحل الذي يتم الحصول عليه من الترشيح هو محلول غسيل بقايا الليثيوم ، والذي يتم إعادته إلى عملية الترشيح لتحضير ملاط الكلنكر الحمضي.
الضغط: بعد الغسيل ، يستمر الضغط على بقايا الليثيوم ، ويتم إرجاع المرشح إلى عملية الترشيح لتحضير ملاط الكلنكر الحمضي.
التجفيف: بعد اكتمال الضغط ، يتم نفخ بقايا الليثيوم وتصريفها بهواء رطب 0.7 ميجا باسكال ، ويتم إرجاع المياه المصفاة إلى عملية الترشيح لتحضير ملاط الكلنكر الحمضي. محتوى الرطوبة في خبث الليثيوم المصفى أقل من 20٪.
التفريغ: استخدم الحزام الناقل لمعالجة البقايا المتسربة بعد الترشيح بالضغط كنفايات صلبة.