公開時間:December 17, 2019
リシア輝石からの炭酸リチウムの製造には、ブラインを製造するためのプレローストと炭酸リチウムを製造するためのブラインという2つの比較的独立したプロセスが含まれます。リシア輝石からのブラインの製造には、乾燥、焙煎、冷却、破砕、粉砕、酸性化、水浸漬、固液分離の8つの小さなステップが含まれます。
オーストラリア産リシア輝石
1、乾燥:プロジェクトのために購入したリシア輝石の水分含有量は通常8%です。その後の焙煎プロセスに影響を与えないように、材料を乾燥させる必要があります。乾燥は、乾燥温度約250°C、持続時間約15分の回転乾燥窯で行われます。熱風は材料と直接接触します。乾燥後、リシア輝石の含水率は約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ガスから約250°Cの廃熱を持つ高温の煙道ガスの一部をファンを介して乾燥炉に導入します)。乾燥から回収された粉塵は、すべて焼成工程に利用されます。
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、焙煎を行います(コークス炉ガスを燃料として使用し、トンネル型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を高温で焙煎します。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
焼成が完了した後、リシア輝石原料はαされます リシア輝石型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、95〜98%の変換率で変換します。
変換プロセス方程式は次のとおりです:α-Li2O·Al2O3・4SiO2→β-Li2O・Al2O3・4SiO2
3、冷却:材料を高温で焙煎すると、一部の材料が溶けるため、焼結した材料は一定の強度を持ち、冷却する必要があります。冷却炉に入り、約90°Cまで冷却することを余儀なくされます。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、クローズドチェーンコンベヤーを使用してクラッシャーに運ばれます。クリンカーは、約10mmの粒子サイズに粉砕され、その後、閉じた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、研削: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研削システムの研削ディスクに供給され、遠心力の作用下で、材料は研削ディスクの周辺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、圧縮力の作用により圧縮され、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。メイン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移動します。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と衝突し、さらに粉砕するために粉砕ディスクに戻ります。より軽くて小さい材料の粉末粒子は、セパレーターを介して粉末コレクターによって収集されます。垂直ミルの上部にあるセパレーター装置は、粉砕された材料をふるいにかけ、無条件の細かさを持つ材料粉末は、内側コーンの内壁に沿って渦から分離され、さらに粉砕するために粉砕プレートに戻されます。研削後の粒度が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タイプのリシア輝石と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つの酸性化窯に運ばれます。酸性化窯は、コークス炉のガスを燃焼させる熱風炉で、外部間接加熱方式で加熱されます。反応温度は250〜300°Cに制御され、持続時間は約10分で、βタイプのリシア輝石は硫酸との完全な塩化反応を起こし、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
塩類化反応を起こすと、リシア輝石のアルミノケイ酸塩コアと硫酸の間の樹脂不純物が除去され、交換の結果、リシア輝石中のリチウムが水素に置き換わりますが、実際には鉱物構造は損傷しません。塩類化反応後の酸性化物質は、スクリューコンベアによって冷却炉に送られ、スクリューコンベアは間接的に80°C未満に水冷されてから、その後の浸出プロセスに入ります。
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)原材料単位
(1)微細な焼成されたリシア輝石の供給、計量、測定プロセス。
微細焙煎材料倉庫では、リシア輝石β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、次にダブルスクリューミキサーに入れられます。
(2)濃硫酸の輸送と計量プロセス。
濃硫酸は、工場エリアの硫酸タンクエリアからパイプラインを通じて計量タンクに輸送され、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を使用します。
(3)測定スケール出口はスクリューコンベヤーに接続されており、コリオリ力スケールの読み取りによりスクリューコンベヤーの速度を制御し、それによってリシア輝石粉末の供給量を制御します。
(4)スクリューコンベヤー出口はミキシングマシンに接続されています。
(5)ミキサーは、通常、シングルスクリューミキサー、スクリューベルトミキサー、およびダブルスクリューミキサーを使用します。このプロジェクトでは、ダブルスクリューミキサーを採用しています。
(6)98%硫酸は、フッ素で裏打ちされた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)リシア輝石の質量流量を通じて硫酸の質量流量を制御します。
(9)硫酸は、マルチポイントノズルを介してミキサーに噴霧され、リシア輝石微粉末と機械的に混合されます。この混合物は酸混合物と呼ばれます。
(10)次に、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介し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
炉の尾から出てくる酸性化物質は、80°C未満に冷却するために冷却炉にスパイラルで送られます。冷却炉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)暖房ユニット
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によって供給される熱風循環システム(熱風循環)の形をとっています。
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。燃焼によって生成された高温の煙道ガスは、熱風炉の尾部にある高温循環ファンによって送られる循環する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、酸性化窯のジャケットに入り、炉本体に熱を供給します。高温の煙道ガスの大部分は暖房システム内で循環し、その一部は空気で予熱されて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にします。焙煎炉での材料の滞留時間は約30分です。酸クリンカーの遊離酸含有量は、常圧下で2〜6%です。
7、水浸:酸冷却されたリシア輝酸クリンカーには約2〜6%の硫酸が含まれており、これは埋設スクレーパーコンベヤーによって酸クリンカービンを介してスラリータンクに運ばれます。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、および凝縮水と約1.6:1の液固比で混合して、酸性酸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、排出チャネルを介して液面下の閉鎖浸出タンクに入ります)。 その後、中和タンクに送られます。石灰石が添加され、石灰が残留硫酸を中和します。石灰岩と生石灰は、埋設スクレーパーコンベヤー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。中和タンクのpHメーターは、フィーダーの速度を制御し、それによって添加される石灰石と生石灰の量を制御します。pHが6〜6.5に達した後、摂食を停止し、中和反応が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。
反応方程式:
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:
中和スラリーがフィルタープレスにポンプで送られた後、ろ過、洗浄、プレス、ブロー、アンロードなどのプロセスを経て、それぞれ湿ったリチウムスラグ、硫酸リチウム濾過液、リチウムスラグ洗浄液が得られます。
プレートとフレームのフィルタープレス
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渣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、酸クリンカースラリー調製のために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:プレスが完了した後、リチウム残渣を吹き付けて0.7MPaの湿った空気で排出し、排水し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水分含有量は20%未満です。
荷降ろし:ベルトコンベヤーを使用して、圧力ろ過後の浸出残留物を固形廃棄物として処理します。
オーストラリア産リシア輝石1、乾燥:プロジェクトのために購入したリシア輝石の水分含有量は通常8%です。その後の焙煎プロセスに影響を与えないように、材料を乾燥させる必要があります。乾燥は、乾燥温度約250°C、持続時間約15分の回転乾燥窯で行われます。熱風は材料と直接接触します。乾燥後、リシア輝石の含水率は約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ガスから約250°Cの廃熱を持つ高温の煙道ガスの一部をファンを介して乾燥炉に導入します)。乾燥から回収された粉塵は、すべて焼成工程に利用されます。
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、焙煎を行います(コークス炉ガスを燃料として使用し、トンネル型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を高温で焙煎します。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が完了した後、リシア輝石原料はαされます リシア輝石型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、95〜98%の変換率で変換します。
変換プロセス方程式は次のとおりです:α-Li2O·Al2O3・4SiO2→β-Li2O・Al2O3・4SiO2
3、冷却:材料を高温で焙煎すると、一部の材料が溶けるため、焼結した材料は一定の強度を持ち、冷却する必要があります。冷却炉に入り、約90°Cまで冷却することを余儀なくされます。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、クローズドチェーンコンベヤーを使用してクラッシャーに運ばれます。クリンカーは、約10mmの粒子サイズに粉砕され、その後、閉じた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、研削: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研削システムの研削ディスクに供給され、遠心力の作用下で、材料は研削ディスクの周辺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、圧縮力の作用により圧縮され、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。メイン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移動します。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と衝突し、さらに粉砕するために粉砕ディスクに戻ります。より軽くて小さい材料の粉末粒子は、セパレーターを介して粉末コレクターによって収集されます。垂直ミルの上部にあるセパレーター装置は、粉砕された材料をふるいにかけ、無条件の細かさを持つ材料粉末は、内側コーンの内壁に沿って渦から分離され、さらに粉砕するために粉砕プレートに戻されます。研削後の粒度が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タイプのリシア輝石と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つの酸性化窯に運ばれます。酸性化窯は、コークス炉のガスを燃焼させる熱風炉で、外部間接加熱方式で加熱されます。反応温度は250〜300°Cに制御され、持続時間は約10分で、βタイプのリシア輝石は硫酸との完全な塩化反応を起こし、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
塩類化反応を起こすと、リシア輝石のアルミノケイ酸塩コアと硫酸の間の樹脂不純物が除去され、交換の結果、リシア輝石中のリチウムが水素に置き換わりますが、実際には鉱物構造は損傷しません。塩類化反応後の酸性化物質は、スクリューコンベアによって冷却炉に送られ、スクリューコンベアは間接的に80°C未満に水冷されてから、その後の浸出プロセスに入ります。
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)原材料単位
(1)微細な焼成されたリシア輝石の供給、計量、測定プロセス。
微細焙煎材料倉庫では、リシア輝石β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、次にダブルスクリューミキサーに入れられます。
(2)濃硫酸の輸送と計量プロセス。
濃硫酸は、工場エリアの硫酸タンクエリアからパイプラインを通じて計量タンクに輸送され、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を使用します。
(3)測定スケール出口はスクリューコンベヤーに接続されており、コリオリ力スケールの読み取りによりスクリューコンベヤーの速度を制御し、それによってリシア輝石粉末の供給量を制御します。
(4)スクリューコンベヤー出口はミキシングマシンに接続されています。
(5)ミキサーは、通常、シングルスクリューミキサー、スクリューベルトミキサー、およびダブルスクリューミキサーを使用します。このプロジェクトでは、ダブルスクリューミキサーを採用しています。
(6)98%硫酸は、フッ素で裏打ちされた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)リシア輝石の質量流量を通じて硫酸の質量流量を制御します。
(9)硫酸は、マルチポイントノズルを介してミキサーに噴霧され、リシア輝石微粉末と機械的に混合されます。この混合物は酸混合物と呼ばれます。
(10)次に、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介し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
炉の尾から出てくる酸性化物質は、80°C未満に冷却するために冷却炉にスパイラルで送られます。冷却炉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)暖房ユニット
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によって供給される熱風循環システム(熱風循環)の形をとっています。
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。燃焼によって生成された高温の煙道ガスは、熱風炉の尾部にある高温循環ファンによって送られる循環する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、酸性化窯のジャケットに入り、炉本体に熱を供給します。高温の煙道ガスの大部分は暖房システム内で循環し、その一部は空気で予熱されて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にします。焙煎炉での材料の滞留時間は約30分です。酸クリンカーの遊離酸含有量は、常圧下で2〜6%です。
7、水浸:酸冷却されたリシア輝酸クリンカーには約2〜6%の硫酸が含まれており、これは埋設スクレーパーコンベヤーによって酸クリンカービンを介してスラリータンクに運ばれます。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、および凝縮水と約1.6:1の液固比で混合して、酸性酸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、排出チャネルを介して液面下の閉鎖浸出タンクに入ります)。 その後、中和タンクに送られます。石灰石が添加され、石灰が残留硫酸を中和します。石灰岩と生石灰は、埋設スクレーパーコンベヤー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。中和タンクのpHメーターは、フィーダーの速度を制御し、それによって添加される石灰石と生石灰の量を制御します。pHが6〜6.5に達した後、摂食を停止し、中和反応が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。
反応方程式:
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:
中和スラリーがフィルタープレスにポンプで送られた後、ろ過、洗浄、プレス、ブロー、アンロードなどのプロセスを経て、それぞれ湿ったリチウムスラグ、硫酸リチウム濾過液、リチウムスラグ洗浄液が得られます。
プレートとフレームの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渣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、酸クリンカースラリー調製のために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:プレスが完了した後、リチウム残渣を吹き付けて0.7MPaの湿った空気で排出し、排水し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水分含有量は20%未満です。
荷降ろし:ベルトコンベヤーを使用して、圧力ろ過後の浸出残留物を固形廃棄物として処理します。