Lò quay dùng để sản xuất pin lithium từ lithium cacbonat

Giới thiệu

Nung chuyển hóa: Tinh quặng spodumene được vận chuyển thủ công từ silo tinh quặng qua gầu nâng đến silo tinh quặng, sau đó được thêm vào phần đuôi của lò quay lithium cacbonat thông qua bộ cấp liệu dạng đĩa và bộ cấp liệu trục vít. Khí nhiệt độ cao ở phần gia nhiệt sơ bộ khí thải đuôi lò làm khô tinh quặng, tinh quặng được kết tinh và nung ở nhiệt độ khoảng 1200 °C trong phần nung, và được chuyển hóa từ α-spodumene (hệ đơn tà, khối lượng riêng 3150 kg/m3) thành β-spodumene. Hệ tứ phương có khối lượng riêng 2400 kg/m3, tức là vật liệu nung, và tỷ lệ chuyển hóa khoảng 98%.

Kỹ thuật

Quy trình sản xuất lithium cacbonat
Phần nung
Nung chuyển hóa: Tinh quặng spodumene được vận chuyển thủ công từ bể tinh quặng đến gầu nâng đến thùng tinh quặng, sau đó được thêm vào phần đuôi của lò quay lithium cacbonat thông qua bộ cấp liệu dạng đĩa và bộ cấp liệu trục vít, và được gia nhiệt sơ bộ bằng khí nhiệt độ cao ở đoạn đuôi lò. Khí này làm khô tinh quặng, tinh quặng được kết tinh và nung ở nhiệt độ khoảng 1200 °C trong phần nung, và được chuyển hóa từ α-spodumene (hệ đơn tà, khối lượng riêng 3150kg/m3) thành β-spodumene (hệ tứ phương) có khối lượng riêng 2400 kg/m3, tức là vật liệu nung, và tỷ lệ chuyển hóa khoảng 98%.
Nung axit hóa: Sau khi vật liệu nguội được làm nguội bởi phần làm nguội, nó được thải ra từ đầu lò, sau đó được nghiền mịn đến 0,074mm trong quá trình làm nguội tự nhiên và máy nghiền bi để đạt hơn 90%, sau đó được vận chuyển đến thùng chứa quặng thải của lò nung axit hóa, và sau đó thông qua bộ cấp liệu và băng tải trục vít được thêm vào máy trộn axit với axit sulfuric đậm đặc (93% trở lên) theo một tỷ lệ nhất định (axit sulfuric đậm đặc vượt quá 35% lượng lithium tương đương trong vật liệu nung, khoảng 0,21 tấn axit sulfuric đậm đặc cho mỗi tấn vật liệu nung), sau đó được thêm vào buồng nung axit hóa. Quá trình nung axit hóa kín được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 250 đến 300 °C trong 30 đến 60 phút. β-spodumene trong vật liệu nung phản ứng với axit sulfuric, và các ion hydro trong axit thay thế các ion lithium trong β-spodumene. Li2O kết hợp với SO42- tạo thành Li2SO4 hòa tan trong nước, thu được clinker axit hóa.
Rửa trôi và rửa bùn: clinker được làm nguội và tạo bùn để hòa tan lithium sulfat hòa tan trong clinker vào pha lỏng. Để giảm sự ăn mòn của dung dịch đối với thiết bị rửa trôi, bùn đá vôi được sử dụng để trung hòa axit dư trong clinker nhằm điều chỉnh pH. Được điều chỉnh đến 6,5 ~ 7,0, đồng thời loại bỏ hầu hết các tạp chất như sắt, nhôm, tỷ lệ rắn-lỏng của dung dịch rửa trôi khoảng 2,5, thời gian rửa trôi khoảng 0,5h. Bùn rửa trôi được tách bằng lọc để thu được dung dịch rửa trôi chứa khoảng 100 g/L Li2SO4 (Li2O 27 g/L), và bánh lọc là cặn rửa trôi, hàm lượng nước khoảng 35%. Lithium sulfat có trong dung dịch bám dính của cặn rửa trôi. Để giảm thất thoát lithium, cặn rửa trôi được rửa bằng khuấy ngược, và nước rửa được đưa trở lại bùn để rửa trôi.
Làm sạch dung dịch rửa trôi: Khi vật liệu nung được nung axit hóa, ngoài kim loại kiềm có thể phản ứng với axit sulfuric để tạo ra sulfat tương ứng hòa tan, các tạp chất khác như sắt, nhôm, canxi, magiê cũng phản ứng với axit sulfuric để tạo ra sulfat tương ứng. Mặc dù một số tạp chất trong clinker có thể được loại bỏ trong quá trình rửa trôi, các tạp chất còn lại vẫn nằm trong dung dịch rửa trôi và cần được làm sạch thêm để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc làm sạch dung dịch rửa trôi được thực hiện bằng phương pháp khử canxi kiềm hóa, kiềm hóa dung dịch rửa trôi bằng sữa vôi (chứa CaO 100-150 g/L), và nâng pH lên 11-12 để thủy phân magiê và sắt thành kết tủa hydroxit. Sau đó, dung dịch natri cacbonat (chứa Na2CO3 300 g/L) phản ứng với canxi sulfat để tạo ra kết tủa canxi cacbonat, do đó loại bỏ canxi trong dung dịch rửa trôi và canxi được đưa vào bởi chất kiềm hóa sữa vôi. Bùn khử canxi kiềm hóa được tách bằng dung dịch rắn, và dung dịch thu được là dung dịch làm sạch. Tỷ lệ canxi trên lithium nhỏ hơn 9,6×10-4, và bánh lọc là cặn canxi, được đưa trở lại bùn để rửa trôi.
Bay hơi và cô đặc dung dịch làm sạch: Dung dịch làm sạch có nồng độ lithium sulfat thấp và tỷ lệ kết tủa lithium thấp. Không thể sử dụng trực tiếp để kết tủa lithium hoặc lithium clorua. Cần phải điều chỉnh dung dịch làm sạch đến pH 6-6,5 bằng axit sulfuric trước, và bay hơi cô đặc bằng thiết bị bay hơi ba hiệu. Nồng độ lithium sulfat trong dịch cô đặc là 200 g/L (chứa Li2O 60 g/L). Dịch cô đặc được tách bằng lọc áp suất, và dịch lọc được sử dụng để cung cấp chất lỏng cho bước tiếp theo, và bánh lọc được đưa trở lại bùn để rửa trôi.
2 Phần sản xuất lithium cacbonat
Dịch hoàn thành và dung dịch kiềm tinh khiết (chứa Na2CO3 300g/L) được thêm vào bể lithium bay hơi để thực hiện kết tủa lithium bay hơi (giữ nhiệt độ không đổi sau khi đun sôi trong 2 giờ), và kết tủa được tạo ra do độ hòa tan thấp của lithium cacbonat, tỷ lệ kết tủa lithium khoảng 85%. Sau khi kết tủa lithium, lithium cacbonat thô (chứa ít hơn 10% dịch lọc) và dung dịch mẹ sau kết tủa lithium sơ cấp được tách bằng máy ly tâm.
Dung dịch liti chính chứa một lượng lớn natri sunfat và liti sunfat cao hơn (khoảng 15% tổng lượng), và dung dịch kiềm tinh khiết (chứa Na2CO3 300g/L) được thêm vào để thực hiện quá trình kết tủa liti lần thứ hai, thu được sản phẩm thô thứ hai và dung dịch mẹ thứ hai. Sau khi trung hòa axit và điều chỉnh pH bằng natri hydroxit, sản phẩm phụ natri sunfat khan và dung dịch mẹ kết tủa natri được tách ra bằng cách bay hơi và ly tâm, natri sunfat khan được sấy khô bằng không khí và đóng gói để thu được sản phẩm phụ bột Yuanming. Dung dịch mẹ natri được đưa trở lại dung dịch mẹ một lần.
Liti cacbonat thô chính và sản phẩm thô thứ hai chứa tạp chất như Na2SO4, sau đó được khuấy với nước tinh khiết ở khoảng 90°C, và dung dịch rửa được gửi đến kiềm, sau khi rửa, liti cacbonat ướt được tách bằng máy ly tâm, sau đó liti cacbonat ướt được tách ra. Sau khi sấy khô bằng máy sấy hồng ngoại xa, tách từ loại bỏ các mảnh sắt và các vật liệu tương tự bị tách ra khỏi máy sấy, cuối cùng được nghiền bằng luồng không khí và đóng gói vào kho.
Dự án này chủ yếu bổ sung năng lực sản xuất liti cacbonat cấp pin. Từ góc độ quy trình sản xuất tổng thể, liti cacbonat cấp pin và liti cacbonat cấp công nghiệp về cơ bản giống nhau, sự khác biệt là điều kiện kiểm soát quy trình của hai phần bay hơi và kết tủa liti khác nhau, tức là trọng lượng riêng của dung dịch và việc đi qua ngọn lửa được đo bằng tỷ trọng kế khi dung dịch tinh chế được cô đặc bằng bay hơi. Máy đo quang đo nồng độ Li2O trong dung dịch để đảm bảo nồng độ của dung dịch thành phẩm nằm trong yêu cầu quy trình. Khi sử dụng liti, lưu lượng kế điện từ hiển thị các độ mở khác nhau của van điều chỉnh để kiểm soát tốc độ cấp liệu, và tốc độ của động cơ được điều khiển bằng bộ biến tần để kiểm soát tốc độ khuấy của máy khuấy. Các điều kiện kiểm soát quy trình trên đều là công nghệ then chốt của công ty.
3 phần liti clorua khan
Dung dịch hoàn thành thu được trong phần nung được thực hiện phản ứng trao đổi với dung dịch canxi clorua, sau khi phản ứng hoàn thành, CaSO4•2H2O được tách ra và gửi đi để thu được sản phẩm CaSO4. Sau khi tách, thu được dung dịch loãng LiCl, và thêm β-Al2O3 hoạt tính, Na2CO3 và dung dịch NaOH theo thứ tự để loại bỏ các tạp chất như SO42-, Ca2+ và Mg2+ trong dung dịch loãng LiCl, sau đó tăng nồng độ LiCl lên 400-500 g/L bằng cách bay hơi và cô đặc. Lọc làm mát được thực hiện, và NaCl rắn được tách ra để thu được dung dịch cô đặc LiCl. Dung dịch cô đặc LiCl được vận chuyển đến bể tinh chế và chế phẩm tinh chế tự sản xuất của công ty (công nghệ độc quyền của công ty, thành phần vô cơ, không chứa kim loại nặng độc hại) được thay thế bằng Na+ để kiểm soát tỷ lệ Na+/LiCl trong dung dịch cuối cùng dưới 30 ppm. Sau khi tách, thu được dung dịch hoàn thành LiCl, và cuối cùng, dung dịch thành phẩm được sấy phun để thu được sản phẩm liti clorua khan đồng nhất.