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硫酸鹽焙燒工藝生產電池級碳酸鋰

2021.12.15

隨著經濟快速發展,能源短缺已成為現實,合理利用資源、能源是當今社會發展的必然趨勢,大城市霧霾天氣的出現,離不開汽車尾氣排放所造成的環境污染,而開發清潔能源、利用可再生能源是全人類共同奮斗的目標。因此,世界各國政府都瞄準了新能源汽車這個產業。新能源電動汽車規?;a,帶動著整個相關上下游產業的快速發展。 

硫酸鹽焙燒工藝主要工序有配料成型、烘干焙燒、破碎磨粉、漿化浸出、過濾、凈化除雜、壓濾、濃縮、冷卻結晶、離心、離子交換、精濾、除鐵、沉鋰、過濾、洗滌、過濾、干燥、粉碎包裝等。

一、配料成型

鋰云母礦和其他輔料分別暫存在各自的配料倉中,每個配料倉下設兩個出料口,各物料經電子皮帶秤計量后送至同一條膠帶輸送機上,通過膠帶輸送機送至破碎機進行破碎混合?;旌狭喜捎脙煞N方式焙燒,一種是采用回轉窯,另一種是采用隧道窯,采用隧道窯需要通過壓制成型設備將粉料壓制成磚坯。 

二、烘干焙燒

1、回轉窯焙燒:混合料通過提升機送至加料倉,用給料機控制加料速度,在回轉窯中,以天然氣為燃料進行焙燒,焙燒溫度控制在850~1000℃。焙燒后的焙砂由回轉窯頭部卸落至單筒冷卻機冷卻。

2、隧道窯焙燒:壓制成型的磚坯碼好裝入隧道車中,利用軌道運輸,將隧道車緩慢送入隧道窯烘干區,利用窯爐余熱對磚坯進行烘干,烘干溫度110℃左右,含水率由10%降到1%左右;再送入隧道窯中進行焙燒,焙燒溫度控制在850~1000℃。 

三、破碎磨粉

焙燒后的熟料,采用破碎機破碎后再用磨粉機對其進行磨粉,磨粉后物料進入熟料料倉,破碎、磨粉過程全程密閉,濕式作業,磨粉后含水率 30%左右,磨粉后送入漿化罐進行漿化。 

四、漿化浸出

浸出之前,需進行漿化,項目先將磨粉后粉料由料倉中打入漿化罐,粉料與水混合,通過攪拌制成漿料,后進入浸出環節。在浸出釜中按一定比例加入漿料和熱水、回用水,控溫 90~100℃(蒸汽間接加熱),浸出時間約 2~3h,加蓋密閉浸出,待有價金屬幾乎全部溶解于水中,浸出完成后固液分離,浸出渣主要成分為二氧化硅、氧化鋁、硫酸鈣、氟化鈣等,浸出渣含水率約 30%。 

五、凈化除雜、壓濾

凈化過程包含三次凈化, 一次凈化:鹵水由泵送至一次凈化釜,再加入已制備好的氫氧化鈣漿液、氫氧化鉀溶液和碳酸鈉溶液堿化到一定的 pH 值,水解除去鋁、鐵、錳等雜質離子。凈化后料漿經隔膜壓濾機進行一段液固分離,一次凈化后液送往二次凈化,一次凈化渣經攪拌清洗后壓濾后裝袋運輸至渣場;二次凈化:一次凈化后液經加熱(蒸汽加熱,加熱溫度為 90℃)后,泵送至二段凈化釜,加入凈化劑除去溶液中鈣、鎂離子。凈化后料漿經隔膜壓濾機進行二次固液分離,二次凈化后液送往三次凈化,二次凈化渣經攪拌清洗后壓濾后裝袋運輸至渣場;三次凈化:二次凈化后的溶液經加熱(蒸汽加熱,加熱溫度為 90℃)后,泵送至三次凈化釜,加入深度凈化劑與金屬離子形成絡合物,除去溶液中殘存的鈣、鎂等離子。凈化后料漿經壓濾進行三次固液分離,三次凈化后液管道輸送至濃縮工序,三次凈化渣經攪拌清洗壓濾后采用噸袋裝袋叉車運輸至渣場暫存。 

六、濃縮

濃縮:三次凈化后的溶液鋰離子濃度約 10g/L 左右,直接沉鋰不僅會使得碳酸鋰轉化率低,而且因為溶液量大,造成后續工序設備利用率低,凈化后液需要濃縮以提高鋰離子濃度。濃縮后溶液水分蒸發 50%,鋰離子濃度約為 20g/L。 

七、冷卻結晶

冷卻結晶:濃縮后的溶液,其溶液中離子濃度進一步升高,隨著溫度降低,溶液中的硫酸鉀(含少量硫酸鈉)會結晶析出,硫酸鹽析出后,項目采用離心機進行固液分離,分離后的硫酸鉀、硫酸鈉經烘干后,得到硫酸鉀、硫酸鈉混合鹽,該部分鹽回用于配料焙燒工序。 

八、離子交換

離子交換:冷卻結晶后的溶液中還含有一定的雜質,需要進一步除雜,離子交換后液送沉鋰工序。 

九、精濾、除鐵

精濾:離子交換后液采用精密過濾器進行精濾,精濾會產生一定的精濾渣,精濾后液經管道進入沉鋰工序。

除鐵:在精濾后液至沉鋰工序的管道設置了管道除鐵器,溶液在管道中流動的同時,溶液中的磁性雜質會得到去除。 

十、沉鋰

離子交換后液經過精密過濾后泵入沉鋰攪拌槽(管道中設有管道除鐵器,將液體里面的磁性物質與液體進行分離),加入配制成一定濃度的碳酸鈉沉淀碳酸鋰,反應完全后,泵至壓濾機進行液固分離得到碳酸鋰和沉鋰后液。

十一、干燥、粉碎、包裝

碳酸鋰經過多次洗滌后產出固體碳酸鋰產品,再經干燥、氣流粉碎后接包裝袋包裝入庫。

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