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炭酸リチウムからリチウム電池生産に使用される回転窯

転換焙焼:スポジュメン精鉱は、精鉱サイロからバケットエレベーターを介して手動で精鉱サイロに送られ、その後、ディスクフィーダーとスクリューフィーダーを介して炭酸リチウム回転窯の尾部に添加されます。尾部ガス予熱セクションの高温ガスが精鉱を乾燥させ、精鉱は焼成セクションで約1200°Cの温度で結晶化および焼成され、α型(単斜晶系、密度3150 kg/m3)からβ型スポジュメンに変換されます。正方晶系の密度は2400 kg/m3、すなわち焙焼物であり、変換率は約98%です。
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はじめに

転換焙焼:スポジュメン精鉱は、精鉱サイロからバケットエレベーターを介して手動で精鉱サイロに送られ、その後、ディスクフィーダーとスクリューフィーダーを介して炭酸リチウム回転窯の尾部に添加されます。尾部ガス予熱セクションの高温ガスが精鉱を乾燥させ、精鉱は焼成セクションで約1200°Cの温度で結晶化および焼成され、α型(単斜晶系、密度3150 kg/m3)からβ型スポジュメンに変換されます。正方晶系の密度は2400 kg/m3、すなわち焙焼物であり、変換率は約98%です。

技术

炭酸リチウム生産プロセス
焙焼セクション
転換焙焼:スポジュメン精鉱は、精鉱プールからバケットエレベーターを介して精鉱ビンに手動で送られ、その後、ディスクフィーダーとスクリューフィーダーを介して炭酸リチウム回転窯の尾部に添加され、窯尾で予熱されます。セグメントの高温ガスが精鉱を乾燥させ、精鉱は焼成セクションで約1200°Cの温度で結晶化および焼成され、α型(単斜晶系、密度3150kg/m3)からβ型スポジュメン(正方晶系)に変換されます。密度は2400 kg/m3、すなわち焙焼物であり、変換率は約98%です。
酸化工焙焼:冷却材料は冷却セクションで冷却された後、窯頭から排出され、その後、自然冷却およびボールミルで0.074mmに90%以上微粉砕され、酸化工焙焼窯尾鉱ビンに輸送され、次にフィーダーとスクリューコンベヤーを介して混合酸機に添加され、濃硫酸(93%以上)と一定の比率(焙焼物中のリチウム当量の35%過剰の濃硫酸、焙焼物1トンあたり約0.21トンの濃硫酸)で混合され、酸化工焙焼室に添加されます。約250〜300°Cの温度で30〜60分間密閉酸化工焙焼が行われます。焙焼物中のβ型スポジュメンは硫酸と反応し、酸中の水素イオンがβ型スポジュメン中のリチウムイオンを置換します。Li2OはSO42-と結合して水溶性のLi2SO4となり、酸化工クリンカーが得られます。
スラリー浸出と洗浄:クリンカーは冷却され、スラリー化されて、クリンカー中の可溶性硫酸リチウムが液相に溶解します。溶液の浸出設備への腐食を減らすために、石灰石スラリーを使用してクリンカー中の残留酸を中和し、pHを調整します。6.5〜7.0に調整され、同時に鉄、アルミニウムなどの不純物の大部分が除去され、浸出液の固液比は約2.5、浸出時間は約0.5時間です。浸出スラリーは濾過により分離され、約100 g/LのLi2SO4(Li2O 27 g/L)を含む浸出液が得られ、濾過ケーキは浸出残渣であり、含水率は約35%です。硫酸リチウムは浸出残渣の付着液に含まれています。リチウム損失を減らすために、浸出残渣は逆撹拌で洗浄され、洗浄液はスラリー浸出に戻されます。
浸出液の精製:焙焼物が酸化工焙焼されるとき、アルカリ金属が硫酸と反応して可溶性の対応する硫酸塩を生成するだけでなく、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウムなども硫酸と反応して対応する硫酸塩を生成します。浸出プロセス中にクリンカー中の一部の不純物を除去できますが、残りの不純物は浸出液中に残り、製品品質を保証するためにさらに精製する必要があります。浸出液の精製はアルカリ化脱カルシウム法で行われ、浸出液をアルカリ化剤の石灰乳(CaO 100-150 g/L含有)でアルカリ化し、pHを11-12に上げてマグネシウムと鉄を水酸化物沈殿物に加水分解します。さらに、炭酸ナトリウム溶液(Na2CO3 300 g/L含有)を硫酸カルシウムと反応させて炭酸カルシウム沈殿物を生成し、浸出液中のカルシウムとアルカリ化剤の石灰乳によって導入されたカルシウムを除去します。アルカリ化脱カルシウムスラリーは液固分離され、得られた溶液は精製液です。カルシウム対リチウム比は9.6×10-4未満であり、濾過ケーキはカルシウム残渣であり、スラリー浸出に戻されます。
精製液の蒸発濃縮:精製液は硫酸リチウム濃度が低く、リチウム沈殿率が低いです。直接リチウム沈殿または塩化リチウムに使用できず、まず硫酸で精製液をpH 6-6.5に調整し、三効蒸発缶で蒸発濃縮する必要があります。濃縮液中の硫酸リチウム濃度は200 g/L(Li2O 60 g/L含有)です。濃縮液は加圧濾過で分離され、濾液は次のステップに供給され、濾過ケーキはスラリー浸出に戻されます。
2 炭酸リチウム生産セクション
完成液と純リチウム液(Na2CO3 300g/L含有)を蒸発リチウムタンクに添加し、リチウムの蒸発沈殿を行います(沸騰後2時間一定温度)、炭酸リチウムの溶解度が低いため沈殿物が析出し、リチウム沈殿率は約85%です。リチウム沈殿後、粗炭酸リチウム(濾液10%未満含有)と一次リチウム母液は遠心分離機で分離されます。
一次锂溶液中含有大量硫酸钠和较高的硫酸锂(约占总量的15%),加入纯碱液(含Na2CO3 300g/L)进行二次沉锂,得到二次粗品和二次母液。母液经酸中和、氢氧化钠调pH后,通过蒸发、离心分离副产无水硫酸钠和沉钠母液,无水硫酸钠经气流干燥、包装得到副产元明粉。沉钠母液返回一次母液。
一次粗碳酸锂和二次粗品夹带液中含有Na2SO4等杂质,然后用约90°C的纯水搅拌洗涤,洗涤液送至碱液,洗涤后经离心机分离出湿碳酸锂,再经远红外干燥机干燥后,磁选去除干燥机脱落的铁屑等杂质,最后经气流粉碎并包装入库。
本项目主要新增电池级碳酸锂产能。从整体生产工艺来看,电池级碳酸锂与工业级碳酸锂基本相同,区别在于蒸发和沉锂两段的工艺控制条件不同,即净化液蒸发浓缩时用比重计测量液体比重和火焰通过光度计测量液体中Li2O的浓度,确保成品液浓度在工艺要求范围内。沉锂时,电磁流量计显示调节阀的不同开度以控制进料速度,并通过变频器控制电机转速以控制搅拌器的搅拌速度。上述工艺控制条件均为公司关键技术。
3 无水氯化锂工段
焙烧工段得到的完成液与氯化钙溶液进行复分解反应,反应完成后分离出CaSO4•2H2O并送去得到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,然后通过蒸发浓缩将LiCl浓度提高至400-500 g/L。冷却过滤,分离出固体NaCl,得到LiCl浓缩液。LiCl浓缩液输送至精制槽,用公司自产的精制剂(公司专利技术,无机成分,不含有毒有害重金属)置换Na+,控制溶液中Na+/LiCl比终点溶液小于30 ppm。分离后得到LiCl完成液,最后将完成液喷雾干燥得到均匀的无水氯化锂产品。