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碳酸锂生产工艺锂电池回转窑
产品概述:转化焙烧:锂辉石精矿从精矿库人工送至斗式提升机提升至精矿仓,再经圆盘给料机和螺旋给料机加入碳酸锂回转窑窑尾,利用窑尾预热段高温气体干燥精矿,精矿在煅烧段约1200℃左右的温度下进行晶型转化焙烧,由α型(单斜晶系,密度3150kg/m3)转化为β型锂辉石(四方晶系,密度2400kg/m3,即焙料),转化率约98%。
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转化焙烧:锂辉石精矿从精矿库人工送至斗式提升机提升至精矿仓,再经圆盘给料机和螺旋给料机加入碳酸锂回转窑窑尾,利用窑尾预热段高温气体干燥精矿,精矿在煅烧段约1200℃左右的温度下进行晶型转化焙烧,由α型(单斜晶系,密度3150kg/m3)转化为β型锂辉石(四方晶系,密度2400kg/m3,即焙料),转化率约98%。
技术参数
碳酸锂生产工艺
①    焙浸工段
转化焙烧:锂辉石精矿从精矿库人工送至斗式提升机提升至精矿仓,再经圆盘给料机和螺旋给料机加入碳酸锂回转窑窑尾,利用窑尾预热段高温气体干燥精矿,精矿在煅烧段约1200℃左右的温度下进行晶型转化焙烧,由α型(单斜晶系,密度3150kg/m3)转化为β型锂辉石(四方晶系,密度2400kg/m3,即焙料),转化率约98%。
酸化焙烧:焙料经冷却段降温后由窑头出料,再经自然冷却和球磨机研磨细到0.074mm粒级在90%以上后,输送到酸化焙烧窑尾矿仓,再经给料机和螺旋输送机加入混酸机中与浓硫酸(93%以上)按一定比例(浓硫酸按焙料中锂当量过剩35%计,每吨焙料需浓硫酸约0.21t)混合均匀后,加入酸化焙烧室中,在250~300℃左右的温度下进行密闭酸化焙烧30~60min,焙料中β型锂辉石同硫酸反应,酸中氢离子置换β型锂辉石中的锂离子,使其中的Li2O与SO42-结合为可溶于水的Li2SO4,得到酸化熟料。
调浆浸出和洗涤:熟料经冷却浆化,使熟料中可溶性硫酸锂溶入液相,为减轻溶液对浸出设备的腐蚀,用石灰石粉浆中和熟料中的残酸,将pH值调至6.5~7.0,并同时除去大部分铁、铝等杂质,浸出液固比约2.5,浸出时间约0.5h。浸出料浆经过滤分离得到浸出液,约含Li2SO4 100g/L(Li2O 27g/L),滤饼即为浸出渣,含水率约35%。浸出渣附着液中含硫酸锂,为减少锂损失,浸出渣经逆向搅拌洗涤,洗液再返回调浆浸出。
浸出液净化:焙料在酸化焙烧时,除碱金属能和硫酸起反应生产可溶性的相应硫酸盐外,其他的铁、铝、钙、镁等也与硫酸反应生产相应的硫酸盐。在浸出过程中虽能除去熟料中的部分杂质,但其余杂质仍留在浸出液中,需继续净化除去,才能保证产品质量。浸出液净化采用碱化除钙法,用碱化剂石灰乳(含CaO100~150g/L)碱化浸出液,将pH值提高至11~12,使镁、铁水解成氢氧化物沉淀。再用碳酸钠溶液(含Na2CO3 300g/L)与硫酸钙反应生产碳酸钙沉淀,从而除去浸出液中的钙和碱化剂石灰乳带入的钙。碱化除钙料浆经液固分离,所得溶液即为净化液,钙锂比小于9.6×10-4,滤饼即为钙渣,返回调浆浸出。
净化液蒸发浓缩:净化液因硫酸锂浓度低,锂沉淀率低,不能直接用于锂沉淀或制氯化锂,需先用硫酸将净化液调至pH6~6.5,经三效蒸发器蒸发浓缩,使浓缩液中硫酸锂浓度达200g/L(含Li2O 60g/L)。浓缩液经压滤分离,滤液即完成液供下工序使用,滤饼即完渣返回调浆浸出。
② 碳酸锂生产工段
完成液与纯碱液(含Na2CO3 300g/L)加入蒸发沉锂槽中,进行蒸发沉锂(沸腾后恒温2h),因碳酸锂溶解度小而沉淀下来,锂沉淀率约85%。锂沉淀后用离心机趁热分离出一次粗碳酸锂(含滤液小于10%)和一次沉锂母液。
一次沉锂母液中含大量硫酸钠和较高硫酸锂(约占总量的15%),加入纯碱液(含Na2CO3 300g/L)进行二次沉锂,得二次粗品和二次母液,母液经酸中和,氢氧化钠调pH后,经蒸发结晶、离心分离出副产品无水硫酸钠和析钠母液,无水硫酸钠经气流干燥、包装得副产品元明粉。析钠母液返回调配一次母液。
一次粗碳酸锂和二次粗品附着液含Na2SO4等杂质,再用净水于90℃左右进行搅洗,洗液送去配碱,洗涤后用离心机趁热分离出湿的精碳酸锂,再经远红外线干燥机烘干,磁选除去干燥机脱落的铁丝屑等杂物,*后经气流粉碎、包装入库。
本项目主要新增电池级碳酸锂生产能力。从整体生产工艺看,电池级碳酸锂和工业级碳酸锂基本一致,区别在于蒸发和沉锂两个工段工艺控制条件不同,即净化液蒸发浓缩时通过比重计测定终点完成液的比重和通过火焰光度计测定完成液中Li2O浓度以保证完成液终点浓度在工艺要求范围内;沉锂时通过电磁流量计显示调节阀门的不同开度控制加料速度,通过变频器调节电机转速控制搅拌器的搅拌速度。上述工艺控制条件均属公司关键技术。
③ 无水氯化锂工段
焙浸工段得到的完成液与氯化钙溶液进行复分解反应,反应结束后分离得到CaSO4·2H2O送去加工制得CaSO4产品。分离后得到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+等杂质,再经蒸发浓缩将LiCl浓度提高到400~500g/L后,进行冷却过滤,分离出固体NaCl,得到LiCl浓溶液。LiCl浓溶液输送到精制釜中,并加入公司自产的精制剂(公司专利技术,无机组分,不含有毒有害重金属)与Na+进行置换反应,控制反应终点溶液中Na+/LiCl比值小于30ppm,经过分离后得到LiCl完成液,*后将完成液进行喷雾干燥后得到颗粒均匀的无水氯化锂产品。
2.年产5000吨碳酸锂生产线主要设备表
 
产 品 名 称  型 号 规 格  数 量
球磨机  Ø1.83×6.4m   1台 
冷却机  Ø2.8/2.5×25m   1台 
冷却机  Ø2.4×18m   1台 
回转窑  Ø2.8×50m  1台
酸化窑  Ø2.6×25m   1台 
 
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