公開時刻:2019年12月17日
スポジュメンから炭酸リチウムの生産は、比較的独立した2つの工程を経て行われます。すなわち、塩水を生成するための事前焙煎と炭酸リチウムを生成するための塩水です。スポデュメンから塩水を生産するには、乾燥、焙煎、冷却、粉砕、粉砕、酸性処理、水浸し、固液分離の8つの小さな工程が含まれます。
オーストラリアのスポデュメン
1、乾燥:プロジェクト用に購入されたスポデ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。乾燥は回転式乾燥キルンで行われ、乾燥温度は約250°C、乾燥時間は約15分です。熱い空気が素材に直接触れます。乾燥後のスポジュメンの含水率は約6.5%であり、乾燥工程によって次の焙煎工程でのガス消費量が削減されます。乾燥熱源は回転式キルンの排気ガスの廃熱から供給されます(エネルギー節約と消費削減のため、回転式焼成キルンの排気ガスから約250°Cの廃熱を持つ熱い排気ガスの一部をファンを通じて乾燥キルンに導入します)。乾燥時に集まった粉塵はすべて焼成工程に使用されます。
2、焙煎:乾燥後、リチウム輝石は回転窯の高温焙煎室に入り焙煎(燃料はコークスオーブンのガスを使用し、トンネル型焙煎窯の中央部には直接燃焼用のスプレーガンが設置されます)。回転キルンはコークスオーブンのガスを燃料として使用し、原料を直接加熱して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。
回転キルン
焼成完了後、スポデュメン原料がαされます。タイプスポジュメンからβ型スポジュメンへの変換はリチウムを酸性不溶構造から酸性可溶性構造へと変換し、変換率は95〜98%です。
変換過程の方程式は次の通りです:α-Li2O·Al2O3·4SiO2→β-Li2O·Al2O3·4SiO2
3、冷却:材料が高温で焙煎されると、一部の材料が溶けるため、焼結材料は一定の強度を持ち、冷却が必要になります。冷却窯に入り、約90°Cまで冷却されます。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クローズドチェーンコンベヤーでクラッシャーに運ばれ、大きなクリンカーが後続工程に入るのを防ぎます。クリンカーは約10mmの粒径に粉砕され、閉鎖ベルトコンベヤーを通じて垂直ミルシステムに供給されます。
5、粉砕:その後の浸出作業を容易にし、クリンカーをより完全に溶解させるために、砕いたクリンカーをさらに粉砕する必要があります。材料はベルト計量器を通じて垂直研削システム内の研削ディスクに送られ、遠心力の作用により研削ディスクの周辺部へ移動します。材料が粉砕ディスクと粉砕ローラーの間を通過すると、圧縮され、圧縮力の働きで粉末に粉砕されます。粉砕された粉末粒子はさらに外側へ動き、最終的には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生じる負圧に頼り、やや高温の乾燥剤ガスは垂直製粉機の入口からミルに入り、粉砕ディスクの外縁を下から上へ通り抜けます。材料粉末粒子はやや高温の乾燥剤ガスによって運ばれ、分離器内の重く粗い粉末粒子は分離器のブレードバッフルに衝突し、さらに研削のために研削ディスクに戻ります。より軽くて小さな物質の粉末粒子は、粉末収集器によって分離器を通じて収集されます。垂直ミル上部の分離装置は粉砕物を篩分けし、未確定の細かさを持つ粉末は内円錐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板に戻されます。粉砕後に粒子サイズが100メッシュ未満の材料は次の工程に進みます。
6. 酸性化:100メッシュ未満に粉砕したβ型スポジュメンと98%濃硫酸をミキサーで混ぜて酸性化します(2.5〜3.5:1の比率で)。混合物は給料スクリューコンベヤーを介して2つの酸性化キルンへ輸送されます。酸性化キルンは、外部間接加熱法を用いてコークスオーブンの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で制御され、持続時間は約10分です。スポデュメン型β硫酸との完全な塩化反応を起こし、反応方程式は以下の通りです。
Li2O·Al2O3·4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
同時に、以下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
材料が塩化反応を起こすと、スポジュメンのアルミニウムケイ酸コアと硫酸の間の樹脂不純物が除去され、交換の結果としてスポジュメンのリチウムは水素に置き換えられますが、鉱物構造自体は損傷しません。塩化反応後に酸性化された物質はスクリューコンベヤーで冷却キルンに送られ、間接的に水冷されて80°C以下まで冷却され、その後の浸出工程に入ります。
酸焙煎装置の設計は、原材料ユニット、酸ローストユニット、冷却貯蔵ユニット、加熱ユニットの4つの部分に分かれています。
(1) 原材料単位
(1) 微細な焼成スポジュメンの給餌、計量、計量プロセス。
細かい焙煎材倉庫では、スポデュメンβこのユニットに入り、密閉式計量フィーダーで計量・計量され、その後ダブルスクリューミキサーに入れられます。
(2) 濃縮硫酸輸送および計量プロセス。
濃縮硫酸は工場内の硫酸タンクエリアから計量タンクまでパイプラインを経て輸送され、その後硫酸給水ポンプを通ってダブルスクリューミキサーへポンプで送られます。
(2) 酸性焙煎装置
(1) リチウム輝石細粉末(100メッシュ)β、重力によって微細粉末サイロの底部出口から計量計に流れ込みます。
(2) 測定スケールで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が用いられます。このプロジェクトでは、コリオリ力スケールが用いられています。
(3) 計量スケールの出口はスクリューコンベヤーに接続されており、スクリューコンベヤー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、スポデュメン粉末の供給量を制御します。
(4) スクリューコンベヤーの出口はミキシングマシンに接続されています。
(5) ミキサーは一般的に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、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%硫酸は貯蔵タンクからミキサーへ、フッ素を裏付けた磁気ポンプを介して送られます。
(7) 硫酸パイプラインに流量計と調整バルブを設置すること。
(8) スポジュメン質量流量を通じて硫酸の質量流量を制御すること。
(9)硫酸は多点ノズルを通じてミキサーに噴霧され、スポジュメンの細かい粉末と機械的に混合されます。この混合物は酸性混合物と呼ばれます。
(10) 混合酸物質は入口スパイラルとキルンテールカバーを通じ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装置
炉尾から出る酸性化物質は螺旋状に送られ、冷却窯に送られ、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部門に送られます。
(4) 暖房ユニット
このプロジェクトの暖房システムは、コークスオーブンの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)の形態を採用しています。
パイプラインから送られるコークスオーブンのガスとエアファンから送られる予熱された空気は、熱い空気炉で燃焼されます。燃焼によって発生する熱い煙ガスは、熱風炉の尾部にある高温循環ファンから排出される循環する熱い煙ガスと混合されます。熱風管内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、炉体に熱を供給します。熱い排気ガスの大部分は暖房システム内で循環し、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用ドアが装備されており、炉体の各セクションごとに異なる加熱温度要件に対応できます。排煙ダクトには、システムの空気圧バランスを調整するための調整弁が装備されています。
運転条件および制御パラメータ:反応温度を250°Cから300°Cまで制御し、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、混合酸物質中の遊離酸含有量を20〜22%に保ち、供給酸比を約2.5〜3.5%に設定します。焙煎炉での材料の保管時間は約30分です。酸性クリンカー中の遊離酸含有量は常圧下で2〜6%です。
7、水浸水:酸冷却されたスポデュメン酸クリンカーには約2〜6%の硫酸が含まれており、埋設されたスクレーパーコンベヤーで酸クリンカービンを通じてスラリータンクに運ばれます。酸クリンカースラリーはリチウムスラグ洗浄液、樹脂再生水、凝縮水と約1.6:1の液体固体比で混合され、酸性クリンカースラリーが形成されます(冷却後の酸クリンカーの温度は約40°Cで、排出チャネルを通じて液体レベルより低い密閉浸出タンクに入ります)。 そして無力化タンクに送られる。石灰石を加えると、残留硫酸が中和されます。石灰岩と生石灰は、埋設したスクレーパーコンベヤーを通じて給餌機から中和タンクに供給されます。中和タンク内のpHメーターは給餌機の速度を制御し、石灰石や生石灰の添加量を制御します。pHが6〜6.5に達したら給餌を止め、中和反応は20分間続きます。浸出後、リチウムは固体相から液相(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り込まれ、その後の操作に備えます。
反応方程式:
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO+H2SO4→CaSO4 +H2O
運転条件および制御パラメータ:浸出温度40°C、液固比1.6:1、浸出時間2〜3時間、大気圧。
八、固体液体分離:
中和スラリーがろ過圧に送り込まれた後、ろ過、洗浄、プレス、吹き出し、アンロードなどの工程を経て、それぞれ湿ったリチウムスラグ、硫酸リチウムろ過、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:中和スラリーをフィルタープレスに送り込み、固液分離を行います。スラリーポンプの流量が約5m3/hに減衰すると、ろ過圧は供給を停止します。ろ過されたろ過液は主に硫酸リチウム液で、不純物除去工程に入る前に一時的にろ過タンク内に保管されます。
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。凝縮水での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できます。浸出から得られる溶液はリチウム残留洗浄液であり、酸性クリンカースラリーの製造のために浸出プロセスに戻されます。
プレス:洗浄後、リチウム残渣はさらにプレスされ、ろ液は酸性クリンカースラリーの準備のために浸出プロセスに戻されます。
乾燥:プレス完了後、リチウム残留物は吹き飛ばされ、0.7MPaの湿った空気で排出され、排出された水は酸性クリンカースラリーの準備のために浸出プロセスに戻されます。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:ベルトコンベヤーを使用して、圧力ろ過後の浸出残渣を固形廃棄物として処理します。
オーストラリアのスポデュメン1、乾燥:プロジェクト用に購入されたスポデ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。乾燥は回転式乾燥キルンで行われ、乾燥温度は約250°C、乾燥時間は約15分です。熱い空気が素材に直接触れます。乾燥後のスポジュメンの含水率は約6.5%であり、乾燥工程によって次の焙煎工程でのガス消費量が削減されます。乾燥熱源は回転式キルンの排気ガスの廃熱から供給されます(エネルギー節約と消費削減のため、回転式焼成キルンの排気ガスから約250°Cの廃熱を持つ熱い排気ガスの一部をファンを通じて乾燥キルンに導入します)。乾燥時に集まった粉塵はすべて焼成工程に使用されます。
2、焙煎:乾燥後、リチウム輝石は回転窯の高温焙煎室に入り焙煎(燃料はコークスオーブンのガスを使用し、トンネル型焙煎窯の中央部には直接燃焼用のスプレーガンが設置されます)。回転キルンはコークスオーブンのガスを燃料として使用し、原料を直接加熱して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。
回転キルン焼成完了後、スポデュメン原料がαされます。タイプスポジュメンからβ型スポジュメンへの変換はリチウムを酸性不溶構造から酸性可溶性構造へと変換し、変換率は95〜98%です。
変換過程の方程式は次の通りです:α-Li2O·Al2O3·4SiO2→β-Li2O·Al2O3·4SiO2
3、冷却:材料が高温で焙煎されると、一部の材料が溶けるため、焼結材料は一定の強度を持ち、冷却が必要になります。冷却窯に入り、約90°Cまで冷却されます。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クローズドチェーンコンベヤーでクラッシャーに運ばれ、大きなクリンカーが後続工程に入るのを防ぎます。クリンカーは約10mmの粒径に粉砕され、閉鎖ベルトコンベヤーを通じて垂直ミルシステムに供給されます。
5、粉砕:その後の浸出作業を容易にし、クリンカーをより完全に溶解させるために、砕いたクリンカーをさらに粉砕する必要があります。材料はベルト計量器を通じて垂直研削システム内の研削ディスクに送られ、遠心力の作用により研削ディスクの周辺部へ移動します。材料が粉砕ディスクと粉砕ローラーの間を通過すると、圧縮され、圧縮力の働きで粉末に粉砕されます。粉砕された粉末粒子はさらに外側へ動き、最終的には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生じる負圧に頼り、やや高温の乾燥剤ガスは垂直製粉機の入口からミルに入り、粉砕ディスクの外縁を下から上へ通り抜けます。材料粉末粒子はやや高温の乾燥剤ガスによって運ばれ、分離器内の重く粗い粉末粒子は分離器のブレードバッフルに衝突し、さらに研削のために研削ディスクに戻ります。より軽くて小さな物質の粉末粒子は、粉末収集器によって分離器を通じて収集されます。垂直ミル上部の分離装置は粉砕物を篩分けし、未確定の細かさを持つ粉末は内円錐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板に戻されます。粉砕後に粒子サイズが100メッシュ未満の材料は次の工程に進みます。
6. 酸性化:100メッシュ未満に粉砕したβ型スポジュメンと98%濃硫酸をミキサーで混ぜて酸性化します(2.5〜3.5:1の比率で)。混合物は給料スクリューコンベヤーを介して2つの酸性化キルンへ輸送されます。酸性化キルンは、外部間接加熱法を用いてコークスオーブンの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で制御され、持続時間は約10分です。スポデュメン型β硫酸との完全な塩化反応を起こし、反応方程式は以下の通りです。
Li2O·Al2O3·4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
同時に、以下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
材料が塩化反応を起こすと、スポジュメンのアルミニウムケイ酸コアと硫酸の間の樹脂不純物が除去され、交換の結果としてスポジュメンのリチウムは水素に置き換えられますが、鉱物構造自体は損傷しません。塩化反応後に酸性化された物質はスクリューコンベヤーで冷却キルンに送られ、間接的に水冷されて80°C以下まで冷却され、その後の浸出工程に入ります。
酸焙煎装置の設計は、原材料ユニット、酸ローストユニット、冷却貯蔵ユニット、加熱ユニットの4つの部分に分かれています。
(1) 原材料単位
(1) 微細な焼成スポジュメンの給餌、計量、計量プロセス。
細かい焙煎材倉庫では、スポデュメンβこのユニットに入り、密閉式計量フィーダーで計量・計量され、その後ダブルスクリューミキサーに入れられます。
(2) 濃縮硫酸輸送および計量プロセス。
濃縮硫酸は工場内の硫酸タンクエリアから計量タンクまでパイプラインを経て輸送され、その後硫酸給水ポンプを通ってダブルスクリューミキサーへポンプで送られます。
(2) 酸性焙煎装置
(1) リチウム輝石細粉末(100メッシュ)β、重力によって微細粉末サイロの底部出口から計量計に流れ込みます。
(2) 測定スケールで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が用いられます。このプロジェクトでは、コリオリ力スケールが用いられています。
(3) 計量スケールの出口はスクリューコンベヤーに接続されており、スクリューコンベヤー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、スポデュメン粉末の供給量を制御します。
(4) スクリューコンベヤーの出口はミキシングマシンに接続されています。
(5) ミキサーは一般的に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、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%硫酸は貯蔵タンクからミキサーへ、フッ素を裏付けた磁気ポンプを介して送られます。
(7) 硫酸パイプラインに流量計と調整バルブを設置すること。
(8) スポジュメン質量流量を通じて硫酸の質量流量を制御すること。
(9)硫酸は多点ノズルを通じてミキサーに噴霧され、スポジュメンの細かい粉末と機械的に混合されます。この混合物は酸性混合物と呼ばれます。
(10) 混合酸物質は入口スパイラルとキルンテールカバーを通じ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装置
炉尾から出る酸性化物質は螺旋状に送られ、冷却窯に送られ、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部門に送られます。
(4) 暖房ユニット
このプロジェクトの暖房システムは、コークスオーブンの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)の形態を採用しています。
パイプラインから送られるコークスオーブンのガスとエアファンから送られる予熱された空気は、熱い空気炉で燃焼されます。燃焼によって発生する熱い煙ガスは、熱風炉の尾部にある高温循環ファンから排出される循環する熱い煙ガスと混合されます。熱風管内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、炉体に熱を供給します。熱い排気ガスの大部分は暖房システム内で循環し、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用ドアが装備されており、炉体の各セクションごとに異なる加熱温度要件に対応できます。排煙ダクトには、システムの空気圧バランスを調整するための調整弁が装備されています。
運転条件および制御パラメータ:反応温度を250°Cから300°Cまで制御し、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、混合酸物質中の遊離酸含有量を20〜22%に保ち、供給酸比を約2.5〜3.5%に設定します。焙煎炉での材料の保管時間は約30分です。酸性クリンカー中の遊離酸含有量は常圧下で2〜6%です。
7、水浸水:酸冷却されたスポデュメン酸クリンカーには約2〜6%の硫酸が含まれており、埋設されたスクレーパーコンベヤーで酸クリンカービンを通じてスラリータンクに運ばれます。酸クリンカースラリーはリチウムスラグ洗浄液、樹脂再生水、凝縮水と約1.6:1の液体固体比で混合され、酸性クリンカースラリーが形成されます(冷却後の酸クリンカーの温度は約40°Cで、排出チャネルを通じて液体レベルより低い密閉浸出タンクに入ります)。 そして無力化タンクに送られる。石灰石を加えると、残留硫酸が中和されます。石灰岩と生石灰は、埋設したスクレーパーコンベヤーを通じて給餌機から中和タンクに供給されます。中和タンク内のpHメーターは給餌機の速度を制御し、石灰石や生石灰の添加量を制御します。pHが6〜6.5に達したら給餌を止め、中和反応は20分間続きます。浸出後、リチウムは固体相から液相(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り込まれ、その後の操作に備えます。
反応方程式:
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO+H2SO4→CaSO4 +H2O
運転条件および制御パラメータ:浸出温度40°C、液固比1.6:1、浸出時間2〜3時間、大気圧。
八、固体液体分離:
中和スラリーがろ過圧に送り込まれた後、ろ過、洗浄、プレス、吹き出し、アンロードなどの工程を経て、それぞれ湿ったリチウムスラグ、硫酸リチウムろ過、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:中和スラリーをフィルタープレスに送り込み、固液分離を行います。スラリーポンプの流量が約5m3/hに減衰すると、ろ過圧は供給を停止します。ろ過されたろ過液は主に硫酸リチウム液で、不純物除去工程に入る前に一時的にろ過タンク内に保管されます。
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。凝縮水での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できます。浸出から得られる溶液はリチウム残留洗浄液であり、酸性クリンカースラリーの製造のために浸出プロセスに戻されます。
プレス:洗浄後、リチウム残渣はさらにプレスされ、ろ液は酸性クリンカースラリーの準備のために浸出プロセスに戻されます。
乾燥:プレス完了後、リチウム残留物は吹き飛ばされ、0.7MPaの湿った空気で排出され、排出された水は酸性クリンカースラリーの準備のために浸出プロセスに戻されます。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:ベルトコンベヤーを使用して、圧力ろ過後の浸出残渣を固形廃棄物として処理します。
