公開時間:December 17, 2019
スポジュメンからの炭酸リチウムの製造には、塩水を生成するための予備焙煎と炭酸リチウムを製造するための塩水という 2 つの比較的独立したプロセスが含まれます。スポジュメンからの塩水の製造には、乾燥、焙煎、冷却、破砕、粉砕、酸性化、水浸、固液分離の 8 つの小さなステップが含まれます。
オーストラリア産スポジュメン
1、乾燥:プロジェクトのために購入したスポジュメンの含水率は通常8%です。その後の焙煎工程に影響を与えないためには、材料を乾燥させる必要があります。乾燥は回転式乾燥窯で行われ、乾燥温度は約250°C、所要時間は約15分です。熱風が材料に直接接触します。乾燥後のスポジュメンの含水率は約6.5%であり、乾燥プロセスにより、その後の焙煎プロセスでのガス消費量を削減できます。乾燥熱源はロータリーキルンの排気ガスの廃熱から来ています(省エネと消費削減を達成するために、ロータリー焼成キルンの排気ガスからの廃熱が約250°Cの高温の煙道ガスの一部がファンを介して乾燥キルンに導入されます)。乾燥で集められた粉塵はすべて、焼成プロセスに使用されます。
2、焙煎:乾燥後、輝石リチウムはロータリーキルンの高温焙煎室に入り焙煎します(コークス炉ガスを燃料として使用し、トンネル式焙煎窯の中央部にスプレーガンを設置して直接燃焼させます)。ロータリーキルンはコークス炉ガスを燃料とし、直接加熱により原料の高温焙煎を行います。焼結温度は1100〜1200°Cに制御され、焙煎時間は約2時間続きます。
ロータリーキルン
焼成完了後、スポジュメン原料をα スポジュメン型からβ型スポジュメンへの変換は、リチウムを酸性不溶性構造から酸可溶性構造に変換し、変換率は95〜98%です。
変態過程の方程式は、α-Li2O·Al2O3・4SiO2→β-Li2O・Al2O3・4SiO2
3、冷却:材料を高温で焙煎すると、一部の材料が溶融するため、焼結材料は一定の強度を持ち、冷却する必要があります。冷却窯に入り、90°C前後まで強制的に冷却します。焙煎後の冷却時間は1.5時間です。
4、破砕:冷却されたクリンカーは、大きなクリンカーが後続のプロセスに入るのを防ぐために、閉じたチェーンコンベアを使用して破砕機に運ばれます。クリンカーは約10mmの粒径に粉砕され、密閉ベルトコンベアを介して垂直ミルシステムに供給されます。
5、粉砕:その後の浸出操作を容易にし、クリンカーをより完全に溶解するために、粉砕されたクリンカーをさらに粉砕する必要があります。材料はベルト計量スケールを介して垂直粉砕システムの粉砕ディスクに供給され、遠心力の作用下で材料は粉砕ディスクの外周に向かって移動します。材料が研削ディスクと研削ローラーの間を通過すると、圧縮力の作用下で圧縮され、粉末に粉砕されます。粉砕された材料粉末粒子は外側に移動し続け、最終的に粉砕ディスクの端に向かって投げられます。主排気ファンの吸引によって形成される負圧に依存して、わずかに高温の乾燥剤ガスは垂直ミルの入口からミルに入り、粉砕ディスクの外縁を下から上に通過します。材料粉末粒子はわずかに高温の乾燥剤ガスによって運ばれ、セパレーター内の重くて粗い材料粉末粒子はセパレーターのブレードバッフルに衝突し、さらに粉砕するために研削ディスクに戻ります。より軽くて小さな材料の粉末粒子は、分離器を介して粉末コレクターによって収集されます。縦型ミルの上部にある分離装置が粉砕された材料をふるいにかけ、細かさが不適格な材料粉末は内コーンの内壁に沿って渦から分離され、さらに粉砕のために粉砕プレートに戻されます。粉砕後の粒子サイズが100メッシュ未満の材料は、次のプロセスに入ります。
6.酸性化:100メッシュ未満に粉砕されたβタイプのスポジュメンと98%の濃硫酸をミキサーで混合し、酸性化します(2.5〜3.5:1の比率で)。混合物は、供給スクリューコンベアを介して2つの酸性化キルンに輸送されます。酸性化窯は、外部間接加熱法を使用して、コークス炉ガスを燃焼させる熱風炉によって加熱されます。反応温度は250〜300°Cに制御され、持続時間は約10分で、β型スポジュメンは硫酸と完全な塩類化反応を受け、反応式は次のとおりです。
Li2O・Al2O3・4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O・Al2O3・4SiO2
同時に、次の副作用も発生しました。
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
材料が塩類化反応を起こすと、スポジュメンのアルミノケイ酸コアと硫酸の間の樹脂不純物が除去され、交換によりスポジュメン中のリチウムが水素に置き換わりますが、鉱物構造は実際には損傷されません。塩類化反応後の酸性化した材料は、スクリューコンベアによって冷却キルンに送られ、その後の浸出プロセスに入る前に間接的に80°C未満に水冷されます。
酸焙煎装置の設計は、原料ユニット、酸焙煎ユニット、冷却貯蔵ユニット、加熱ユニットなどの4つの部分に分かれています。
(1)原料単位
(1)微細焼成スポジュメンの供給、計量、測定プロセス。
スポジュメンβの微焙煎材料倉庫では、このユニットに入り、密閉された計量フィーダーで計量および測定され、二軸スクリューミキサーに入れられます。
(2)濃硫酸の輸送および計量プロセス。
濃硫酸は、工場エリアの硫酸タンクエリアから定量タンクまでパイプラインを介して輸送され、硫酸供給ポンプを介してダブルスクリューミキサーにポンプで送られます。
(2)酸焙煎ユニット
(1) β 輝石リチウム微粉末 (100 メッシュ) は、微粉末サイロの底部出口から重力によって計量スケールに流れ込みます。
(2)測定スケールは、一般的にスパイラルスケール、ロータースケール、コリオリ力スケールなどを使用します。このプロジェクトでは、コリオリ力スケールが使用されています。
(3)測定スケール出口はスクリューコンベアに接続されており、スクリューコンベアの速度はコリオリ力スケールの読み取りによって制御され、それによってスポジュメン粉末の供給量が制御されます。
(4)スクリューコンベア出口は混合機に接続されています。
(5)ミキサーは一般的に、単軸ミキサー、スクリューベルトミキサー、および二軸軸ミキサーを使用します。このプロジェクトは二軸スクリューミキサーを採用しています。
(6)98%硫酸は、フッ素ライニング磁気ポンプを介して貯蔵タンクからミキサーに送られます。
(7) 硫酸パイプラインに流量計と調整弁を設置します。
(8)スポジュメンの質量流量によって硫酸の質量流量を制御します。
(9) 硫酸を多点ノズルからミキサーに噴霧し、スポジュメン微粉末と機械的に混合します。混合物は酸混合物と呼ばれます。
(10) 混合された酸材料は、入口スパイラルとキルンテールカバーを通って酸性化キルンに供給されます。
(3)酸性クリンカー冷却貯蔵ユニット
炉尾から出る酸性化した材料は、スパイラルで冷却キルンに送られ、80°C以下まで冷却されます。冷却キルンは冷水による間接冷却を採用し、冷却された酸性化クリンカーは工場内の湿式プロセスセクションに送られます。
(4)加熱ユニット
このプロジェクトの暖房システムは、コークス炉ガス熱風ストーブから供給される熱風循環システム(熱風循環)の形式を採用しています。
パイプラインから送られるコークス炉ガスとエアファンから送られる予熱された空気は、熱風炉で燃焼されます。燃焼によって発生する高温の煙道ガスは、熱風炉の尾部にある高温循環ファンから送られる循環高温の煙道ガスと混合されます。熱風パイプラインのバルブによって調整された後、酸性化キルンのジャケットに入り、炉本体に熱を供給します。高温の排ガスの大部分は暖房システム内を循環し、一部は空気で予熱され、煙突から排出されます。システム内の各エアダクトには調整ドアが装備されており、炉本体の各セクションの異なる加熱温度要件を満たすことができます。排煙ダクトには、システムの空気圧のバランスを調整するための調整バルブが装備されています。
動作条件と制御パラメータ:反応温度を250°Cから300°Cに制御し、鉱石中の有効成分Li2Oの量に基づいて硫酸供給量を決定し、混合酸材料中の遊離酸含有量を20〜22%に維持し、供給酸比を約2.5〜3.5に決定します。焙煎炉内での材料の滞留時間は約30分です。酸性クリンカーの遊離酸含有量は、常圧で2〜6%です。
7、水浸:酸冷却スポジュメン酸クリンカーには約2〜6%の硫酸が含まれており、埋め込みスクレーパーコンベアによって酸クリンカービンを通ってスラリータンクに輸送されます。次に、酸性クリンカースラリーをリチウムスラグ洗浄液、樹脂再生水、凝縮水と液体固比約1.6:1で混合し、酸性クリンカースラリーを形成します(冷却後の酸性クリンカーの温度は約40°Cで、排出チャネルを通って液面より下の密閉浸出タンクに入ります)。 そして中和タンクに送られました。石灰石が加えられ、石灰は残留硫酸を中和します。石灰石と生石灰は、埋め込みスクレーパーコンベアを介してフィーダーによって中和タンクに供給されます。中和タンク内のpHメーターはフィーダーの速度を制御し、石灰石と生石灰の添加量を制御します。pHが6〜6.5に達したら、給餌を中止し、中和反応は20分間続きます。浸出後、リチウムは固相から液相(中和スラリー)に入り、リチウムの浸出率は約98%に達します。中和スラリーは、その後の操作のためにスラリーポンプによってフィルタープレスにポンプで送られます。
反応式:
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO + H2SO4→CaSO4 + H2O
動作条件と制御パラメータ:浸出温度40°C、液固比1.6:1、浸出時間2〜3時間、大気圧。
八、固液分離:
中和スラリーをフィルタープレスに送り込んだ後、ろ過、洗浄、プレス、ブロー、アンロードなどの工程を経て、それぞれ湿式リチウムスラグ、硫酸リチウム濾液、リチウムスラグ洗浄液が得られます。
プレート&フレームフィルタープレス
ろ過: 中和スラリーは固液分離のためにフィルタープレスにポンプで送られます。スラリーポンプの流量が約5m3/hに減衰すると、フィルタープレスは供給を停止します。ろ過された濾液は主に硫酸リチウム濾液であり、不純物除去プロセスに入る前にフィルタータンクに一時的に保管されます。
洗浄:固形廃棄物の分離から得られるフィルター残留物中のリチウム含有量は依然として比較的高いです。凝縮水によるオンライン洗浄により、リチウム残留物からできるだけ多くの硫酸リチウム溶液を浸出させることができます。浸出から得られる溶液はリチウム残留物洗浄液であり、酸性クリンカースラリー調製のための浸出プロセスに戻されます。
プレス:洗浄後、リチウム残留物はプレスされ続け、濾液は酸性クリンカースラリー調製のための浸出プロセスに戻されます。
乾燥:プレス完了後、リチウム残留物を吹き飛ばして0.7MPaの湿った空気で排出し、排出された水を浸出プロセスに戻して酸性クリンカースラリーを調製します。排出されたリチウムスラグの含水率は20%未満です。
荷降ろし: ベルトコンベアを使用して、加圧濾過後に浸出した残留物を固形廃棄物として処理します。
オーストラリア産スポジュメン1、乾燥:プロジェクトのために購入したスポジュメンの含水率は通常8%です。その後の焙煎工程に影響を与えないためには、材料を乾燥させる必要があります。乾燥は回転式乾燥窯で行われ、乾燥温度は約250°C、所要時間は約15分です。熱風が材料に直接接触します。乾燥後のスポジュメンの含水率は約6.5%であり、乾燥プロセスにより、その後の焙煎プロセスでのガス消費量を削減できます。乾燥熱源はロータリーキルンの排気ガスの廃熱から来ています(省エネと消費削減を達成するために、ロータリー焼成キルンの排気ガスからの廃熱が約250°Cの高温の煙道ガスの一部がファンを介して乾燥キルンに導入されます)。乾燥で集められた粉塵はすべて、焼成プロセスに使用されます。
2、焙煎:乾燥後、輝石リチウムはロータリーキルンの高温焙煎室に入り焙煎します(コークス炉ガスを燃料として使用し、トンネル式焙煎窯の中央部にスプレーガンを設置して直接燃焼させます)。ロータリーキルンはコークス炉ガスを燃料とし、直接加熱により原料の高温焙煎を行います。焼結温度は1100〜1200°Cに制御され、焙煎時間は約2時間続きます。
ロータリーキルン焼成完了後、スポジュメン原料をα スポジュメン型からβ型スポジュメンへの変換は、リチウムを酸性不溶性構造から酸可溶性構造に変換し、変換率は95〜98%です。
変態過程の方程式は、α-Li2O·Al2O3・4SiO2→β-Li2O・Al2O3・4SiO2
3、冷却:材料を高温で焙煎すると、一部の材料が溶融するため、焼結材料は一定の強度を持ち、冷却する必要があります。冷却窯に入り、90°C前後まで強制的に冷却します。焙煎後の冷却時間は1.5時間です。
4、破砕:冷却されたクリンカーは、大きなクリンカーが後続のプロセスに入るのを防ぐために、閉じたチェーンコンベアを使用して破砕機に運ばれます。クリンカーは約10mmの粒径に粉砕され、密閉ベルトコンベアを介して垂直ミルシステムに供給されます。
5、粉砕:その後の浸出操作を容易にし、クリンカーをより完全に溶解するために、粉砕されたクリンカーをさらに粉砕する必要があります。材料はベルト計量スケールを介して垂直粉砕システムの粉砕ディスクに供給され、遠心力の作用下で材料は粉砕ディスクの外周に向かって移動します。材料が研削ディスクと研削ローラーの間を通過すると、圧縮力の作用下で圧縮され、粉末に粉砕されます。粉砕された材料粉末粒子は外側に移動し続け、最終的に粉砕ディスクの端に向かって投げられます。主排気ファンの吸引によって形成される負圧に依存して、わずかに高温の乾燥剤ガスは垂直ミルの入口からミルに入り、粉砕ディスクの外縁を下から上に通過します。材料粉末粒子はわずかに高温の乾燥剤ガスによって運ばれ、セパレーター内の重くて粗い材料粉末粒子はセパレーターのブレードバッフルに衝突し、さらに粉砕するために研削ディスクに戻ります。より軽くて小さな材料の粉末粒子は、分離器を介して粉末コレクターによって収集されます。縦型ミルの上部にある分離装置が粉砕された材料をふるいにかけ、細かさが不適格な材料粉末は内コーンの内壁に沿って渦から分離され、さらに粉砕のために粉砕プレートに戻されます。粉砕後の粒子サイズが100メッシュ未満の材料は、次のプロセスに入ります。
6.酸性化:100メッシュ未満に粉砕されたβタイプのスポジュメンと98%の濃硫酸をミキサーで混合し、酸性化します(2.5〜3.5:1の比率で)。混合物は、供給スクリューコンベアを介して2つの酸性化キルンに輸送されます。酸性化窯は、外部間接加熱法を使用して、コークス炉ガスを燃焼させる熱風炉によって加熱されます。反応温度は250〜300°Cに制御され、持続時間は約10分で、β型スポジュメンは硫酸と完全な塩類化反応を受け、反応式は次のとおりです。
Li2O・Al2O3・4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O・Al2O3・4SiO2
同時に、次の副作用も発生しました。
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
材料が塩類化反応を起こすと、スポジュメンのアルミノケイ酸コアと硫酸の間の樹脂不純物が除去され、交換によりスポジュメン中のリチウムが水素に置き換わりますが、鉱物構造は実際には損傷されません。塩類化反応後の酸性化した材料は、スクリューコンベアによって冷却キルンに送られ、その後の浸出プロセスに入る前に間接的に80°C未満に水冷されます。
酸焙煎装置の設計は、原料ユニット、酸焙煎ユニット、冷却貯蔵ユニット、加熱ユニットなどの4つの部分に分かれています。
(1)原料単位
(1)微細焼成スポジュメンの供給、計量、測定プロセス。
スポジュメンβの微焙煎材料倉庫では、このユニットに入り、密閉された計量フィーダーで計量および測定され、二軸スクリューミキサーに入れられます。
(2)濃硫酸の輸送および計量プロセス。
濃硫酸は、工場エリアの硫酸タンクエリアから定量タンクまでパイプラインを介して輸送され、硫酸供給ポンプを介してダブルスクリューミキサーにポンプで送られます。
(2)酸焙煎ユニット
(1) β 輝石リチウム微粉末 (100 メッシュ) は、微粉末サイロの底部出口から重力によって計量スケールに流れ込みます。
(2)測定スケールは、一般的にスパイラルスケール、ロータースケール、コリオリ力スケールなどを使用します。このプロジェクトでは、コリオリ力スケールが使用されています。
(3)測定スケール出口はスクリューコンベアに接続されており、スクリューコンベアの速度はコリオリ力スケールの読み取りによって制御され、それによってスポジュメン粉末の供給量が制御されます。
(4)スクリューコンベア出口は混合機に接続されています。
(5)ミキサーは一般的に、単軸ミキサー、スクリューベルトミキサー、および二軸軸ミキサーを使用します。このプロジェクトは二軸スクリューミキサーを採用しています。
(6)98%硫酸は、フッ素ライニング磁気ポンプを介して貯蔵タンクからミキサーに送られます。
(7) 硫酸パイプラインに流量計と調整弁を設置します。
(8)スポジュメンの質量流量によって硫酸の質量流量を制御します。
(9) 硫酸を多点ノズルからミキサーに噴霧し、スポジュメン微粉末と機械的に混合します。混合物は酸混合物と呼ばれます。
(10) 混合された酸材料は、入口スパイラルとキルンテールカバーを通って酸性化キルンに供給されます。
(3)酸性クリンカー冷却貯蔵ユニット
炉尾から出る酸性化した材料は、スパイラルで冷却キルンに送られ、80°C以下まで冷却されます。冷却キルンは冷水による間接冷却を採用し、冷却された酸性化クリンカーは工場内の湿式プロセスセクションに送られます。
(4)加熱ユニット
このプロジェクトの暖房システムは、コークス炉ガス熱風ストーブから供給される熱風循環システム(熱風循環)の形式を採用しています。
パイプラインから送られるコークス炉ガスとエアファンから送られる予熱された空気は、熱風炉で燃焼されます。燃焼によって発生する高温の煙道ガスは、熱風炉の尾部にある高温循環ファンから送られる循環高温の煙道ガスと混合されます。熱風パイプラインのバルブによって調整された後、酸性化キルンのジャケットに入り、炉本体に熱を供給します。高温の排ガスの大部分は暖房システム内を循環し、一部は空気で予熱され、煙突から排出されます。システム内の各エアダクトには調整ドアが装備されており、炉本体の各セクションの異なる加熱温度要件を満たすことができます。排煙ダクトには、システムの空気圧のバランスを調整するための調整バルブが装備されています。
動作条件と制御パラメータ:反応温度を250°Cから300°Cに制御し、鉱石中の有効成分Li2Oの量に基づいて硫酸供給量を決定し、混合酸材料中の遊離酸含有量を20〜22%に維持し、供給酸比を約2.5〜3.5に決定します。焙煎炉内での材料の滞留時間は約30分です。酸性クリンカーの遊離酸含有量は、常圧で2〜6%です。
7、水浸:酸冷却スポジュメン酸クリンカーには約2〜6%の硫酸が含まれており、埋め込みスクレーパーコンベアによって酸クリンカービンを通ってスラリータンクに輸送されます。次に、酸性クリンカースラリーをリチウムスラグ洗浄液、樹脂再生水、凝縮水と液体固比約1.6:1で混合し、酸性クリンカースラリーを形成します(冷却後の酸性クリンカーの温度は約40°Cで、排出チャネルを通って液面より下の密閉浸出タンクに入ります)。 そして中和タンクに送られました。石灰石が加えられ、石灰は残留硫酸を中和します。石灰石と生石灰は、埋め込みスクレーパーコンベアを介してフィーダーによって中和タンクに供給されます。中和タンク内のpHメーターはフィーダーの速度を制御し、石灰石と生石灰の添加量を制御します。pHが6〜6.5に達したら、給餌を中止し、中和反応は20分間続きます。浸出後、リチウムは固相から液相(中和スラリー)に入り、リチウムの浸出率は約98%に達します。中和スラリーは、その後の操作のためにスラリーポンプによってフィルタープレスにポンプで送られます。
反応式:
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO + H2SO4→CaSO4 + H2O
動作条件と制御パラメータ:浸出温度40°C、液固比1.6:1、浸出時間2〜3時間、大気圧。
八、固液分離:
中和スラリーをフィルタープレスに送り込んだ後、ろ過、洗浄、プレス、ブロー、アンロードなどの工程を経て、それぞれ湿式リチウムスラグ、硫酸リチウム濾液、リチウムスラグ洗浄液が得られます。
プレート&フレームフィルタープレスろ過: 中和スラリーは固液分離のためにフィルタープレスにポンプで送られます。スラリーポンプの流量が約5m3/hに減衰すると、フィルタープレスは供給を停止します。ろ過された濾液は主に硫酸リチウム濾液であり、不純物除去プロセスに入る前にフィルタータンクに一時的に保管されます。
洗浄:固形廃棄物の分離から得られるフィルター残留物中のリチウム含有量は依然として比較的高いです。凝縮水によるオンライン洗浄により、リチウム残留物からできるだけ多くの硫酸リチウム溶液を浸出させることができます。浸出から得られる溶液はリチウム残留物洗浄液であり、酸性クリンカースラリー調製のための浸出プロセスに戻されます。
プレス:洗浄後、リチウム残留物はプレスされ続け、濾液は酸性クリンカースラリー調製のための浸出プロセスに戻されます。
乾燥:プレス完了後、リチウム残留物を吹き飛ばして0.7MPaの湿った空気で排出し、排出された水を浸出プロセスに戻して酸性クリンカースラリーを調製します。排出されたリチウムスラグの含水率は20%未満です。
荷降ろし: ベルトコンベアを使用して、加圧濾過後に浸出した残留物を固形廃棄物として処理します。
