عملية إنتاج كربونات الليثيوم في الفرن الدوار

مقدمة

تحميص التحويل: يتم إرسال مركز السبودمين يدويا من مستودع المركز إلى مصعد الدلو ثم يرفع إلى مستودع المركز، ثم يضاف إلى ذيل فرن كربونات الليثيوم الدوار عبر مغذي الأقراص ومغذي اللولب. يتم تجفيف المركز باستخدام الغاز عالي الحرارة في قسم التسخين المسبق من ذيل الفرن. يتحول المركز إلى β سبودومين من النوع α (نظام أحادي العيادة، كثافة 3150 كجم / م3) عند درجة حرارة حوالي 1200 درجة مئوية في قسم التكلس (النظام رباعي الأضلاع بكثافة 2400 كجم / م3، أي مادة خبز)، ومعدل تحويل حوالي 98٪.
 

المواصفات

عملية إنتاج كربونات الليثيوم في الفرن الدوار
(1) قسم الخبز
تحميص التحويل: يتم إرسال مركز السبودمين يدويا من مستودع المركز إلى مصعد الدلو ثم يرفع إلى مستودع المركز، ثم يضاف إلى ذيل فرن كربونات الليثيوم الدوار عبر مغذي الأقراص ومغذي اللولب. يتم تجفيف المركز باستخدام الغاز عالي الحرارة في قسم التسخين المسبق من ذيل الفرن. يتحول المركز إلى β سبودومين من النوع α (نظام أحادي العيادة، كثافة 3150 كجم / م3) عند درجة حرارة حوالي 1200 درجة مئوية في قسم التكلس (النظام رباعي الأضلاع بكثافة 2400 كجم / م3، أي مادة خبز)، ومعدل تحويل حوالي 98٪.
تحميض التحميض: بعد التبريد في قسم التبريد، يتم تفريغ المادة المخبوزة من رأس الفرن، ثم تطحن ناعما إلى 0.074 مم بواسطة التبريد الطبيعي وطاحونة الكرات، ثم تنقل إلى صندوق نفايات فرن التحميض، ثم تضاف إلى الخلاط الحمضي بواسطة المغذي والناقل اللولبي.  ويتم خلطه مع حمض الكبريتيك المركز (أكثر من 93٪) بنسبة معينة (يحسب حمض الكبريتيك المركز بنسبة 35٪ من فائض مكافئ الليثيوم في المادة المخبوزة، وكل طن من المادة المخبوزة يحتاج إلى حمض كبريتيك مركز حوالي 0.21 طن). بعد ذلك، يتفاعل β - سبودومين في الكالسينيران مع حمض الكبريتيك، ويحل أيون الهيدروجين في الحمض الليثيوم في β - سبودومين،  بحيث يمكن دمج Li2O و SO42 - في الكالسينر ليكونا Li2SO4 قابل للذوبان في الماء، ويمكن الحصول على الكلنكر الحامض.
خلط العجين، الترشيح والغسيل: يتم تبريد الكلنكر وطحنه لجعل كبريتات الليثيوم القابلة للذوبان في الكلنكر تذوب في الطور السائل. لتقليل تآكل المحلول في معدات الترشيح، يتم تحييد الحمض المتبقي في الكلنكر باستخدام مخجين الحجر الجيري، ويتم تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني إلى 6.5-7.0، وتزال معظم الشوائب مثل الحديد والألمنيوم في نفس الوقت. نسبة السائل المتسرب إلى الصلب حوالي 2.5، ووقت الترشيح حوالي 0.5 ساعة. يتم الحصول على Li2SO4 بسعة 100 جرام / لتر (Li2O 27 جرام / لتر) عن طريق ترشيح وفصل خليط Li2SO4، وكعكة الفلتر هي بقايا الترشيح، مع محتوى رطوبة حوالي 35٪. ولتقليل فقدان الليثيوم، يتم غسل البقايا المسربة عن طريق التحريك العكسي، ويعاد محلول الغسيل إلى الملاط للترشيح.
تنقية محلول الترشيق: بالإضافة إلى المعادن القلوية وحمض الكبريتيك، تتفاعل حديدات أخرى والألمنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم مع حمض الكبريتيك لإنتاج الكبريتات المقابلة. على الرغم من إمكانية إزالة بعض الشوائب في الكلنكر أثناء عملية التنظيف، إلا أن الشوائب المتبقية تبقى في محلول الترشيح، والذي يحتاج إلى تنقية إضافية لضمان جودة المنتج. يتم تنقية محلول الترشيح عن طريق القلوية وإزالة الكالسيوم، وقلوية محلول الترشيح باستخدام حليب الليمون القلوي (الذي يحتوي على cao100-150g / لتر). تزداد قيمة الرقم الهيدروجيني إلى 11-12، ويتم تحلل المغنيسيوم والحديد إلى ترسيب الهيدروكسيد. ثم يستخدم محلول كربونات الصوديوم (الذي يحتوي على Na2CO3 300 جرام / لتر) للتفاعل مع كبريتات الكالسيوم لإنتاج ترسيب كربونات الكالسيوم، وذلك لإزالة الكالسيوم من محلول التسرب والكالسيوم الذي يجلبه حليب الليمون القلوي. بعد فصل خليط إزالة الكالسيوم القلوي عن السائل الصلب، يكون المحلول الناتج هو المحلول المنقي، ونسبة الكالسيوم إلى الليثيوم أقل من 9.6 × 10-4. كعكة المرشح هي بقايا الكالسيوم، التي تعاد إلى خلط اللب للترشيح. التبخر وتركيز محلول التنقية: بسبب انخفاض تركيز كبريتات الليثيوم وانخفاض معدل هطول الليثيوم، لا يمكن استخدام محلول التنقية مباشرة في ترسيب الليثيوم أو إنتاج كلوريد الليثيوم. أولا، قم بضبط محلول التنقية إلى pH6-6.5 مع حمض الكبريتيك، ثم تبخرها وتركيزها باستخدام مبخر ثلاثي التأثيرات، بحيث يصل تركيز كبريتات الليثيوم في محلول التركيز إلى 200 جرام / لتر (بما في ذلك Li2O 60 جرام / لتر). بعد فصل المحلول المركز بالترشيح بالضغط، يكون المفلتر هو المحلول النهائي للعملية التالية، وكعكة المرشح هي البقايا النهائية التي تعاد إلى خلط العجينات للترشيح.
(2) قسم إنتاج كربونات الليثيوم
يتم إضافة المحلول النهائي ومحلول رماد الصودا (بما في ذلك Na2CO3 300 جرام / لتر) إلى حوض الليثيوم التبخري لحوض الليثيوم التبخري (درجة حرارة ثابتة بعد ساعتين من الغليان). نظرا لانخفاض ذوبانية كربونات الليثيوم، فإن معدل هطول الليثيوم حوالي 85٪. بعد ترسيب الليثيوم، تم فصل كربونات الليثيوم الخشنة الأولية (التي تحتوي على ترشيح أقل من 10٪) وسائل الأم الترسيبي الأولي للليثيوم بواسطة الطرد المركزي أثناء السخونة. يحتوي السائل الأم في ترسيبات الليثيوم الأولية على كمية كبيرة من كبريتات الصوديوم ونسبة أعلى من كبريتات الليثيوم (حوالي 15٪ من الإجمالي). يتم الحصول على المنتج الثانوي الخشن والسائل الأم الثانوي بإضافة محلول الصودا الرماد (بما في ذلك Na2CO3 300 جرام / لتر) لترسيب الليثيوم الثانوي. يتم تحييد السائل الأم بواسطة الحمض، ويعدل بواسطة درجة حموضة هيدروكسيد الصوديوم، ثم يتم فصل المنتج الثانوي كبريتات الصوديوم اللامائي والسائل الأم لتحليل الصوديوم عن طريق تبلور التبخر والطرد المركزي. يتم تجفيف كبريتات الصوديوم اللامائية بواسطة تدفق الهواء وتعبأ كمنتج ثانوي من كبريتات الصوديوم. يتم إعادة المشروب الأم لتحليل الصوديوم إلى المشروب الأم الأول. يحتوي أول كربونات ليثيوم خشن والسائل الثاني الخشن على Na2SO4 وشوائب أخرى، ثم يتم تحريكهما وغسلهما بماء منقى عند حوالي 90 درجة مئوية. يرسل سائل الغسيل إلى تحضير القلويات. بعد الغسيل، يتم فصل كربونات الليثيوم الرطب الناعم بواسطة جهاز طرد مركزي أثناء الحرارة، ثم تجفيفها بواسطة مجفف بالأشعة تحت الحمراء البعيدة. بعد الفصل المغناطيسي، تزال بقايا الأسلاك الحديدية وغيرها من المواد التي يسقطها المجفف. وأخيرا، يتم سحقها بتدفق الهواء، ثم تعبئتها ووضعها في التخزين.
يزيد المشروع بشكل رئيسي من قدرة إنتاج كربونات الليثيوم من درجة البطارية. من منظور عملية الإنتاج بشكل عام، فإن كربونات الليثيوم من الدرجة بطاريات وكربونات الليثيوم الصناعية هما متشابهان تقريبا. يكمن الفرق في اختلاف ظروف التحكم في العملية للتبخر وترسيب الليثيوم، أي أن الكثافة النوعية للمحلول النهائي تحددها الهيدروميتر عندما يتبخر المحلول المنقى ويركز، ويتم تحديد تركيز الليثيوم في المحلول النهائي بواسطة مقياس اللهب لضمان أن تركيز نقطة نهاية المحلول النهائي ضمن نطاق متطلبات العملية؛ تستخدم الطريقة الكهرومغناطيسية عند ترسيب الليثيوم. يعرض مقياس التدفق الفتحة المختلفة لصمام التنظيم للتحكم في سرعة التغذية، ويتم ضبط سرعة المحرك بواسطة محول التردد للتحكم في سرعة الخلط في المحرك. شروط التحكم في العمليات السابقة هي جميع التقنيات الرئيسية للشركة.
(3) قسم كلوريد الليثيوم اللامائي
بعد التفاعل، تم فصل CaSO4 • 2H2O وإرساله للمعالجة لإنتاج منتج CaSO4. بعد الفصل، يتم الحصول على محلول مخفف من LiCl. β - يضاف Al2O3 النشط، Na2CO3 وNaOH بالتتابع لإزالة SO42 -، Ca2 +، Mg2 + وغيرها من الشوائب في محلول LiCl المخفف. بعد التبخر والتركيز، يزداد تركيز LiCl إلى 400-500 جرام / لتر، ثم يبرد ويصفى لفصل NaCl الصلب للحصول على محلول مركز LiCl. تم نقل محلول LiCl المركز إلى الغلاية المكررة وأضيف إلى العامل المكرر (تقنية خاصة، مكون غير عضوي، لا توجد معادن ثقيلة سامة أو ضارة) وNa+ ليحل محل التفاعل. تم التحكم بنسبة Na+/LiCl في نهاية التفاعل بأقل من 30 جزء في المليون. بعد الفصل، تم الحصول على السائل النهائي ب LiCl. وأخيرا، تم تجفيف السائل بالرش للحصول على منتج كلوريد الليثيوم الخالي من الماء بشكل متساو. 2. قائمة المعدات الرئيسية لخط إنتاج كربونات الليثيوم بإنتاج سنوي يبلغ 5000 طن.
 

تقني

اسم المعدات	المواصفات	الرقم
طاحونة الكرات	Ø1.83×6.4m	1
مبرد	Ø2.8/2.5×25m	1
مبرد	Ø2.4×18m	1
فرن دوار	Ø2.8×50m	1
فرن التحمض	Ø2.6×25m	1