عملية إنتاج كربونات الليثيوم في الفرن الدوار

مقدمة

تحميص التحويل: يتم إرسال تركيز الإسبودومين يدويا من مستودع التركيز إلى مصعد الجرافة ورفعه إلى مستودع التركيز ، ثم يضاف إلى ذيل الفرن الدوار لكربونات الليثيوم من خلال وحدة تغذية القرص والمغذي اللولبي. يتم تجفيف التركيز باستخدام غاز درجة الحرارة العالية في قسم التسخين المسبق لذيل الفرن. يتحول المركز إلى β سبودومين من نوع α (نظام أحادي الميل ، كثافة 3150 كجم / م 3) عند درجة حرارة حوالي 1200 درجة مئوية في قسم التكليس (نظام رباعي الزوايا ، بكثافة 2400 كجم / م 3 ، أي مادة الخبز) ، ومعدل تحويل حوالي 98٪.
 

مواصفات

عملية إنتاج كربونات الليثيوم في الفرن الدوار
(1) قسم الخبز
تحميص التحويل: يتم إرسال تركيز الإسبودومين يدويا من مستودع التركيز إلى مصعد الجرافة ورفعه إلى مستودع التركيز ، ثم يضاف إلى ذيل الفرن الدوار لكربونات الليثيوم من خلال وحدة تغذية القرص والمغذي اللولبي. يتم تجفيف التركيز باستخدام غاز درجة الحرارة العالية في قسم التسخين المسبق لذيل الفرن. يتحول المركز إلى β سبودومين من نوع α (نظام أحادي الميل ، كثافة 3150 كجم / م 3) عند درجة حرارة حوالي 1200 درجة مئوية في قسم التكليس (نظام رباعي الزوايا ، بكثافة 2400 كجم / م 3 ، أي مادة الخبز) ، ومعدل تحويل حوالي 98٪.
تحميص التحميص: بعد التبريد في قسم التبريد ، يتم تفريغ المادة المخبوزة من رأس الفرن ، ثم يتم طحنها جيدا إلى 0.074 مم عن طريق التبريد الطبيعي ومطحنة الكرة ، ثم يتم نقلها إلى صندوق المخلفات لفرن التحميص المحمض ، ثم يتم إضافتها إلى الخلاط الحمضي بواسطة وحدة التغذية والناقل اللولبي ،  ويخلط مع حمض الكبريتيك المركز (أكثر من 93٪) بنسبة معينة (يتم حساب حمض الكبريتيك المركز على أنه 35٪ من فائض مكافئ الليثيوم في المادة المخبوزة ، ويحتاج كل طن من المواد المخبوزة إلى حمض الكبريتيك المركز حوالي 0.21 طن) بعد ذلك ، يتفاعل β - الإسبودومين الموجود في المكلس مع حمض الكبريتيك ، ويحل أيون الهيدروجين الموجود في الحمض محل أيون الليثيوم في β - سبودومين ،  بحيث يمكن دمج Li2O و SO42 - في المكلس في Li2SO4 قابل للذوبان في الماء ، ويمكن الحصول على الكلنكر المحمض.
خلط الملاط والترشيح والغسيل: يتم تبريد الكلنكر وملاطته لجعل كبريتات الليثيوم القابلة للذوبان في الكلنكر تذوب في الطور السائل. من أجل تقليل تآكل المحلول في معدات الترشيح ، يتم تحييد الحمض المتبقي في الكلنكر باستخدام ملاط الحجر الجيري ، ويتم ضبط قيمة الأس الهيدروجيني إلى 6.5-7.0 ، ويتم إزالة معظم الشوائب مثل الحديد والألمنيوم في نفس الوقت. تبلغ نسبة السائل المتسرب إلى المادة الصلبة حوالي 2.5 ، ووقت الترشيح حوالي 0.5 ساعة. يتم الحصول على Li2SO4 100 جم / لتر (Li2O 27 جم / لتر) عن طريق تصفية وفصل ملاط Li2SO4 ، وكعكة المرشح هي بقايا الترشيح ، مع محتوى رطوبة يبلغ حوالي 35٪. من أجل تقليل فقد الليثيوم ، يتم غسل بقايا الترشيح عن طريق التحريك العكسي ، ويتم إرجاع محلول الغسيل إلى الملاط للترشيح.
تنقية محلول الترشيح: بالإضافة إلى المعادن القلوية وحمض الكبريتيك ، يتفاعل الحديد والألمنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم الآخر مع حمض الكبريتيك لإنتاج الكبريتات المقابلة. على الرغم من أنه يمكن إزالة بعض الشوائب الموجودة في الكلنكر في عملية الترشيح ، إلا أن الشوائب المتبقية تبقى في محلول الترشيح ، والذي يحتاج إلى مزيد من التنقية لضمان جودة المنتج. يتم تنقية محلول الترشيح عن طريق القلوية وإزالة الكالسيوم ، وقلوية محلول الترشيح بعامل القلوية حليب الليمون (الذي يحتوي على Cao100-150 جم / لتر). تزداد قيمة الأس الهيدروجيني إلى 11-12 ، ويتم تحلل المغنيسيوم والحديد إلى ترسيب الهيدروكسيد. ثم يتم استخدام محلول كربونات الصوديوم (الذي يحتوي على Na2CO3 300 جم / لتر) للتفاعل مع كبريتات الكالسيوم لإنتاج ترسيب كربونات الكالسيوم ، وذلك لإزالة الكالسيوم في محلول الترشيح والكالسيوم الذي يجلبه حليب الجير القلوي. بعد الفصل السائل عن الصلب لملاط إزالة الكالسيوم القلوي ، يكون المحلول الذي تم الحصول عليه هو المحلول المنقى ، ونسبة الليثيوم الكالسيوم أقل من 9.6 × 10-4. كعكة الترشيح هي بقايا الكالسيوم ، والتي يتم إعادتها إلى خلط اللب للترشيح. تبخر وتركيز محلول التنقية: نظرا لانخفاض تركيز كبريتات الليثيوم وانخفاض معدل هطول الأمطار لليثيوم ، لا يمكن استخدام محلول التنقية مباشرة لترسيب الليثيوم أو إنتاج كلوريد الليثيوم. أولا ، اضبط محلول التنقية على ph6-6.5 بحمض الكبريتيك ، ثم تبخره ومركزه باستخدام مبخر ثلاثي التأثير ، بحيث يمكن أن يصل تركيز كبريتات الليثيوم في محلول التركيز إلى 200 جم / لتر (بما في ذلك Li2O 60g / L). بعد فصل المحلول المركز عن طريق الترشيح بالضغط ، يكون المرشح هو الحل النهائي للعملية التالية ، وكعكة المرشح هي البقايا النهائية ، والتي يتم إعادتها إلى خلط الملاط للترشيح.
(2) قسم إنتاج كربونات الليثيوم
يضاف المحلول النهائي ومحلول رماد الصودا (بما في ذلك Na2CO3 300 جم / لتر) إلى حوض الليثيوم للتبخر لحوض الليثيوم التبخر (درجة حرارة ثابتة بعد 2 ساعة من الغليان). نظرا لانخفاض قابلية الذوبان في كربونات الليثيوم ، يبلغ معدل ترسيب الليثيوم حوالي 85٪. بعد ترسيب الليثيوم ، تم فصل كربونات الليثيوم الخشنة الأولية (التي تحتوي على مرشح أقل من 10٪) والسائل الأم الأولي لترسيب الليثيوم بواسطة أجهزة طرد مركزي وهي ساخنة. يحتوي السائل الأم لترسيب الليثيوم الأولي على كمية كبيرة من كبريتات الصوديوم وكبريتات الليثيوم أعلى (حوالي 15٪ من الإجمالي). يتم الحصول على المنتج الخشن الثانوي والخمور الأم الثانوية عن طريق إضافة محلول رماد الصودا (بما في ذلك Na2CO3 300 جم / لتر) لترسيب الليثيوم الثانوي. يتم تحييد الخمور الأم بواسطة الحمض ، ويتم تعديله بواسطة هيدروكسيد الصوديوم الهيدروجيني ، ثم يتم فصل المنتج الثانوي كبريتات الصوديوم اللامائية والسائل الأم لتحليل الصوديوم عن طريق تبلور التبخر والطرد المركزي. يتم تجفيف كبريتات الصوديوم اللامائية عن طريق تدفق الهواء وتعبئتها كمنتج ثانوي كبريتات الصوديوم. يتم إرجاع الخمور الأم لتحليل الصوديوم إلى الخمور الأم الأولية. يحتوي أول كربونات الليثيوم الخشنة والسائل الخشن الثاني على Na2SO4 وشوائب أخرى ، ثم يتم تقليبها وغسلها بالماء النقي عند حوالي 90 درجة مئوية. يتم إرسال سائل الغسيل إلى التحضير القلوي. بعد الغسيل ، يتم فصل كربونات الليثيوم الدقيقة الرطبة بواسطة أجهزة الطرد المركزي وهي ساخنة ، ثم يتم تجفيفها بواسطة مجفف الأشعة تحت الحمراء البعيدة. بعد الفصل المغناطيسي ، تتم إزالة قصاصات الأسلاك الحديدية وغيرها من أشتات التي يسقطها المجفف. أخيرا ، يتم سحقها عن طريق تدفق الهواء وتعبئتها وتخزينها.
يزيد المشروع بشكل أساسي من الطاقة الإنتاجية لكربونات الليثيوم من فئة البطارية. من منظور عملية الإنتاج الشاملة ، فإن كربونات الليثيوم من فئة البطارية وكربونات الليثيوم الصناعية هي نفسها بشكل أساسي. يكمن الاختلاف في ظروف التحكم في العملية المختلفة للتبخر وترسب الليثيوم ، أي يتم تحديد الثقل النوعي للمحلول النهائي بواسطة مقياس كثافة السوائل عندما يتبخر المحلول المنقى ويركز ، ويتم تحديد تركيز Li2O في المحلول النهائي بواسطة مقياس ضوئي للهب للتأكد من أن تركيز نقطة نهاية المحلول النهائي ضمن نطاق متطلبات العملية ؛ يتم استخدام الطريقة الكهرومغناطيسية عند ترسيب الليثيوم يعرض مقياس الجريان الفتحة المختلفة لصمام التنظيم للتحكم في سرعة التغذية ، ويتم ضبط سرعة المحرك بواسطة محول التردد للتحكم في سرعة خلط المحرض. شروط التحكم في العملية المذكورة أعلاه كلها تقنيات رئيسية للشركة.
(3) قسم كلوريد الليثيوم اللامائي
بعد التفاعل ، CaSO4 • 2H2O تم فصله وإرساله للمعالجة لإنتاج منتج CaSO4. بعد الانفصال ، يتم الحصول على المحلول المخفف من LiCl. β - النشط Al2O3 و Na2CO3 و NaOH تضاف بدورها لإزالة SO42 - ، Ca2 + ، Mg2 + والشوائب الأخرى في محلول LiCl المخفف. بعد التبخر والتركيز ، يزداد تركيز LiCl إلى 400-500 جم / لتر ، ثم يتم تبريده وتصفيته لفصل كلوريد الصوديوم الصلب للحصول على المحلول المركز من LiCl. تم نقل محلول LiCl المركز إلى الغلاية المكررة وإضافته إلى العامل المكرر (تقنية خاصة ، مكون غير عضوي ، لا توجد معادن ثقيلة سامة وضارة) و Na + لاستبدال التفاعل. تم التحكم في نسبة Na + / LiCl في نقطة نهاية التفاعل أقل من 30 جزء في المليون. بعد الانفصال ، تم الحصول على السائل النهائي LiCl. أخيرا ، تم تجفيف السائل عن طريق التجفيف بالرذاذ للحصول على منتج كلوريد الليثيوم الخالي من الماء. 2. قائمة المعدات الرئيسية لخط إنتاج كربونات الليثيوم بإنتاج سنوي يبلغ 5000 طن.
 

تقني

اسم المعدات	مواصفات	رقم
مطحنة الكرة	Ø1.83×6.4 م	1
مبرد	Ø2.8 / 2.5×25 م	1
مبرد	Ø2.4×18 م	1
الفرن الدوار	Ø2.8×50 م	1
تحمض الفرن	Ø2.6×25 م	1