إنتاج كربونات الليثيوم من السبودومين يتضمن عمليتين مستقلتين نسبيا: التحميص المسبق لإنتاج المحلول الملحي، والمحلول الملحي لإنتاج كربونات الليثيوم. يشمل إنتاج المحلول الملحي من السبودمين ثماني خطوات صغيرة: التجفيف، التحميص، التبريد، السحق، الطحن، التحميض، الغمر في الماء، والفصل عن السائل الصلب.
 سبودومين أسترالي
1 التجفيف: عادة ما يكون محتوى الرطوبة في السبودومين المشتراة للمشروع 8٪. ولكي لا يؤثر على عملية التحميص اللاحقة، يجب تجفيف المادة. يتم التجفيف في فرن تجفيف دوار، بدرجة حرارة تجفيف حوالي 250 درجة مئوية ومدة حوالي 15 دقيقة. الهواء الساخن يلامس المادة مباشرة. بعد التجفيف، يكون محتوى الرطوبة في السبودومين حوالي 6.5٪، ويمكن لعملية التجفيف أن تقلل من استهلاك الغاز في عملية التحميص اللاحقة. مصدر حرارة التجفيف يأتي من الحرارة المهدرة لغاز عادم الفرن الدوار (ولتحقيق توفير الطاقة وتقليل استهلاكها، يتم إدخال جزء من غاز المداخن الساخن الذي يحمل حرارة مهدر حوالي 250 درجة مئوية من غاز عادم الفرن الكلسني الدوار إلى فرن التجفيف عبر مراوح). سيتم استخدام جميع الغبار المتجمع من التجفيف في عملية التكلس.
2、 التحميص: بعد التجفيف، يدخل بيروكسين الليثيوم غرفة التحميص عالية الحرارة في الفرن الدوار للتحميص (باستخدام غاز فرن الفحم كوكايين كوقود، ويتم وضع مسدس رش في القسم الأوسط من فرن التحميص النفقي للاحتراق المباشر). يستخدم الفرن الدوار غاز فرن الكوك كوقود وينفذ تحميصا عالي الحرارة للمواد الخام من خلال التسخين المباشر. يتم التحكم في درجة حرارة التلبيد لتكون بين 1100-1200 درجة مئوية، وتستمر مدة التحميص حوالي ساعتين.
فرن دوار
بعد اكتمال الكلس، يتم α المادة الخام للسبودومين من النوع β يحول الليثيوم من بنية حمضية غير قابلة للذوبان إلى بنية قابلة للذوبان بالحمض، بمعدل تحويل يتراوح بين 95-98٪.
معادلة عملية التحويل هي: α-Li2O· Al2O3·4SiO2→β-Li2O· Al2O3·4SiO2
3 التبريد: عند تحميص المادة على درجة حرارة عالية، بسبب انصهار بعض المواد، تصبح المادة المدلبدة ذات قوة معينة وتحتاج إلى تبريد. يدخل فرن التبريد ويجبر على التبريد إلى حوالي 90 درجة مئوية. مدة التبريد بعد التحميص هي ساعة ونصف.
4 、 السحق: يتم نقل الكلنكر المبرد إلى آلة الكسر باستخدام ناقل سلسلة مغلقة لمنع قطع كبيرة من الكلنكر من الدخول إلى العمليات اللاحقة. يتم سحق الكلنكر إلى حجم جسيمات حوالي 10 مم ثم يغذى إلى نظام الطاحونة الرأسية عبر ناقل مغلق.
الطحن 5: لتسهيل عمليات الترشيح اللاحقة وإذابة الكلنكر بشكل أكمل، يجب طحن الكلنكر المسحق أكثر. يتم تغذية المادة إلى قرص الطحن لنظام الطحن العمودي عبر ميزان حزام، وتحت تأثير القوة الطرد المركزي، تتحرك المادة نحو محيط قرص الطحن. عندما تمر المادة بين قرص الطحن وبكرة الطحن، يتم ضغطها وطحنها إلى مسحوق تحت تأثير قوة الضغط. تستمر جزيئات مسحوق المادة المطحونة في التحرك للخارج وأخيرا ترمى نحو حافة قرص الطحن؛ اعتمادا على الضغط السلبي الناتج عن شفط مروحة العادم الرئيسية، يدخل غاز المجفف الساخن قليلا إلى الطاحونة من مدخل المطحنة الرأسية ويمر عبر الحافة الخارجية لقرص الطحن من الأسفل إلى الأعلى؛ تحمل جزيئات مسحوق المادة إلى الأعلى بواسطة غاز المجاف الساخن قليلا، وتصطدم جزيئات مسحوق المادة الأثقل والخشن في الفاصلة بحاجز شفرة الفاصلة وتعود إلى قرص الطحن لمزيد من الطحن؛ يتم جمع جزيئات المسحوق الأخف والأصغر من المواد بواسطة جامع المسحوق عبر الفاصل؛ يقوم جهاز الفصل في الجزء العلوي من المطحنة الرأسية بتغطية المادة المطحونة، ويتم فصل مسحوق المادة ذو النعومة غير المشروطة عن الدوامة على طول الجدار الداخلي للمخروط الداخلي ويعاد إلى لوح الطحن لمزيد من الطحن. المادة التي يكون حجم الجزيئات أقل من 100 شبكة بعد الطحن تدخل العملية التالية.
6. التحميض: يتم سحق إلى أقل من 100 شبكة β النوع من السبودومين وحمض الكبريتيك المركز بنسبة 98٪ وتحميضه على الخلاط (بنسبة 2.5-3.5:1). يتم نقل الخليط إلى فرنين تحمض عبر ناقل لولبي تغذية. يتم تسخين أفران التحمض بواسطة فرن هواء ساخن يحرق غاز فرن الكوك، باستخدام طريقة تسخين خارجية غير مباشرة. يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل عند 250-300 درجة مئوية، ومدة التفاعل حوالي 10 دقائق، حيث يخضع نوع السبودومين β تفاعل تملحي كامل باستخدام حمض الكبريتيك، ومعادلة التفاعل كما يلي:
Li2O· Al2O3·4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O· Al2O3·4SiO2
وفي الوقت نفسه، ظهرت الآثار الجانبية التالية:
Na2O· Al2O3·4SiO2 + H2SO4→Na2SO4 + H2O· Al2O3·4SiO2
K2O· 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 تمليح، تزال شوائب الراتنج بين نواة الألمنوسيلكات من السبودومين وحمض الكبريتيك، وينتج عن التبادل استبدال الليثيوم في السبودومين بالهيدروجين، بينما لا يتضرر الهيكل المعدني فعليا. يتم إرسال المادة الحمضية بعد تفاعل التلحيح إلى فرن التبريد بواسطة ناقل لولبي، 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 التدفئة، وغيرها.
(1) وحدة المواد الخام
(1) عملية تغذية ووزن وقياس السبودومين الكالسيني الناعم.
في مستودع مواد التحميص الدقيقة، يدخل β سبودمين هذه الوحدة، ويزن ويقيس بواسطة مغذي وزن مغلق، ثم يوضع في خلاط مزدوج اللولب.
(2) عملية نقل وقياس حمض الكبريتيك المركز.
يتم نقل حمض الكبريتيك المركز عبر خطوط الأنابيب من منطقة خزان حمض الكبريتيك في منطقة المصنع إلى خزان القياس، ثم يضخ إلى الخلاط ذو اللولب المزدوج عبر مضخة تغذية حمض الكبريتيك.
(2) وحدة تحميص الحمض
(1) β مسحوق الليثيوم بيروكسين الناعم (100 شبكة) يتدفق إلى ميزان الوزن بالجاذبية من المخرج السفلي لصومعة المسحوق الناعم.
(2) عادة ما تستخدم مقاييس القياس الحلزونية، مقاييس الدوار، مقاييس قوة كوريوليس، وغيرها. في هذا المشروع، تستخدم مقاييس القوة في كوريوليس.
(3) يكون مخرج مقياس القياس متصلا بناقل لولبي، ويتم التحكم في سرعة ناقل اللولب بواسطة قراءة مقياس قوة كوريوليس، مما يتحكم في كمية تغذية مسحوق السبودومين.
(4) مخرج النقل اللولبي متصل بآلة الخلط.
(5) تستخدم الخلاطات عادة خلاطات بمسمار واحد، وخلاطات حزام اللولب، وخلاطات بمسمارين مزدوجين. يعتمد هذا المشروع خلاطا مزدوج اللولب.
(6) يتم إرسال 98٪ حمض الكبريتيك من خزان التخزين إلى الخلاط عبر مضخة مغناطيسية مبطنة بالفلور.
(7) تركيب عدادات تدفق وصمامات تنظيم على خط أنابيب حمض الكبريتيك.
(8) التحكم في معدل تدفق كتلة حمض الكبريتيك عبر معدل تدفق كتلة السبودومين.
(9) يرش حمض الكبريتيك في الخلاط عبر فوهة متعددة النقاط ويخلط ميكانيكيا مع مسحوق سبودومين الناعم. يسمى هذا الخليط خليط حمضي.
(10) يتم بعد ذلك تغذية المادة الحمضية المختلطة إلى فرن التحمض عبر لولب المدخل وغطاء ذيل الفرن.
(3) وحدة تخزين تبريد بحمض الكلنكر
يتم إرسال المادة الحمضية الخارجة من ذيل الفرن بواسطة الحلزون إلى فرن التبريد لتبريده إلى أقل من 80 درجة مئوية. يعتمد فرن التبريد التبريد غير المباشر بالماء المبرد، ويرسل الكلنكر المبرد والحمضي إلى قسم العملية الرطبة في المصنع.
(4) وحدة التدفئة
يعتمد نظام التدفئة في هذا المشروع شكل نظام تدوير الهواء الساخن (دوران الهواء الساخن) الذي يزوره فرن الكوك والغاز والهواء الساخن.
يتم حرق غاز فرن الكوك الذي يرسله خط الأنابيب والهواء المسخن مسبقا الذي يرسله مروحة الهواء في فرن الهواء الساخن. يتم خلط غاز المدخنة الساخن الناتج عن الاحتراق مع غاز المداخن الساخن المتداول الذي يرسله مروحة الدوران عالية الحرارة في القسم الذيلي لفرن الهواء الساخن. بعد أن يتم تنظيمه بواسطة الصمام في أنبوب الهواء الساخن، يدخل إلى غلاف فرن التحمض لتوفير الحرارة لجسم الفرن. يتم تدوير معظم غاز المداخن الساخنة في نظام التدفئة، ويتم تسخين جزء منه مسبقا بالهواء ويصرف عبر المدخنة. كل مجرى هواء في النظام مزود بأبواب تنظيمية، يمكنها تلبية متطلبات درجات حرارة مختلفة لكل جزء من جسم الفرن. مجهزة قناة عادم الدخان بصمام تنظيم لتنظيم توازن ضغط الهواء في النظام.
ظروف التشغيل ومعايير التحكم: التحكم في درجة حرارة التفاعل من 250 °م إلى 300 °م، تحديد كمية تغذية حمض الكبريتيك بناء على كمية المكون الفعال Li2O في الخام، الحفاظ على محتوى الحمض الحر 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 يتراوح بين 2-6٪ تحت الضغط العادي.
غمر 7 في الماء: يحتوي كلينكر حمض السبودومين المبرد بالحمض على حوالي 2-6٪ حمض الكبريتيك، والذي ينقل بواسطة ناقل مكشطة مدفون إلى خزان الملاط عبر حاوية الكلنكر الحمضية. ثم يخلط مخالب الحمض مع محلول غسل خبث الليثيوم، وماء تجديد الراتنج، وماء المكثف بنسبة سائل صلبة حوالي 1.6:1 لتكوين مخطب كلنكر حمض الحمض (درجة حرارة الكلنكر الحمضي بعد التبريد حوالي 40 درجة مئوية، ويدخل خزان الترشيح المغلق تحت مستوى السائل عبر قناة التصريف). ثم أرسلت إلى خزان التعادل. يضاف الحجر الجيري يعادل الجير بقايا حمض الكبريتيك. يتم تغذية الحجر الجيري والجير الحي إلى خزان التعادلية بواسطة مغذي عبر ناقل مكشطة مدفونة. يتحكم مقياس الرقم الهيدروجيني في خزان التحييد في سرعة المغذي، وبالتالي يتحكم في كمية الحجر الجيري والجرير المتحرك المضاف. بعد أن يصل الرقم الهيدروجيني إلى 6-6.5، توقف عن التغذية ويستمر تفاعل التعادلية لمدة 20 دقيقة. بعد الترشيح، يدخل الليثيوم الطور السائل (خليط التعادل) من الطور الصلب، ويصل معدل تسريب الليثيوم إلى حوالي 98٪. يتم ضخ خليط التعادلات إلى مكبس الترشيح بواسطة مضخة العجين للعمليات اللاحقة.
معادلة التفاعل:
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO+H2SO4→CaSO4 +H2O
ظروف التشغيل ومعايير التحكم: درجة حرارة الترشيح 40 درجة مئوية، نسبة السائل إلى الصلب 1.6:1، وقت الترشيح 2-3 ساعات، ضغط جوي.
八、فصل السائل الصلب:
بعد ضخ خليط المعادلة في مكبس الفلتر، يخضع لعمليات مثل الترشيح، الغسيل، الضغط، النفخ، والتفريغ للحصول على خبث الليثيوم الرطب، وترشيح كبريتات الليثيوم، ومحلول غسل خبث الليثيوم على التوالي.
مكبس فلتر اللوحة والإطار
الترشيح: يتم ضخ خليط المعادلة في مكبس المرشح لفصل السائل الصلب عن السائل. عندما ينخفض معدل تدفق مضخة العجين إلى حوالي 5 متر مكعب/ساعة، يتوقف مكبس الفلتر عن التغذية. المفلتر المفلتر هو في الأساس ترشيح كبريتات الليثيوم، والذي يخزن مؤقتا في خزان الفلتر قبل الدخول في عملية إزالة الشوائب.
الغسيل: لا يزال محتوى الليثيوم في بقايا المرشح الناتج عن فصل النفايات الصلبة مرتفعا نسبيا. من خلال الغسل الإلكتروني بماء المكثف، يمكن تسريب أكبر قدر ممكن من محلول كبريتات الليثيوم من بقايا الليثيوم. المحلول المستخرج من الترشيح هو محلول غسل بقايا الليثيوم، والذي يعاد إلى عملية التسرب لتحضير مخلوط الكلنكر الحمضي.
الضغط: بعد الغسيل، يستمر الضغط على بقايا الليثيوم، ويعاد الترشيح إلى عملية الترشيح لتحضير مادة الحمض الكلنكر.
التجفيف: بعد الانتهاء من الضغط، يتم نفخ بقايا الليثيوم وتصريف بهواء رطب 0.7 ميجاباكال، ثم تعاد المياه المصففة إلى عملية الترشيح لتحضير خليط الكلنكر الحمضي. محتوى الرطوبة في خبث الليثيوم المصرف أقل من 20٪.
التفريغ: استخدم ناقل سير لمعالجة البقايا المتسللة بعد الترشيح بالضغط كنفايات صلبة.