混批手提风机(锂盐生产干货：锂云母生产电池级碳酸锂全流程说明)

Posted 2023-06-01

篇首语：五陵年少金市东，银鞍白马渡春风。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了混批手提风机(锂盐生产干货：锂云母生产电池级碳酸锂全流程说明)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

混批手提风机(锂盐生产干货：锂云母生产电池级碳酸锂全流程说明)

锂云母生产电池级碳酸锂主要包括混料及焙烧系统、浸出过滤系统、碳酸锂生产系统三大环节，现在简单介绍如下：

一、混料焙烧系统（包括：1.1锂云母原料卸料输送及预处理，1.2混料，1.3焙烧工段，1.4冷却）

1.1 锂云母原料卸料、输送及预处理

汽车将锂云母原料运送到原料仓库进行卸料。为了不影响后续焙烧过程，同时降低后续焙烧过程的燃气量，对物料进行预烘干处理。干燥热源来自回转窑尾气余热(为实现节能降耗，一部分回转窑尾气余热约250℃的热烟气经风机引至干燥窑内)，烘干温度约为 250℃，热风与物料直接接触。

网络图片：锂矿上料焙烧

1.2 混料

锂云母、氧化钙、除杂渣(碳酸钙、硫酸钙) 、碳化除杂渣和元明粉，经皮带输送机送入混料机，主要目的是使锂云母和各辅料充分混合均匀。原料配比时加入的氧化钙可以吸收氟元素，生成氟化钙。氧化钙具有的高熔点可以帮助避免炉内原料因为高温而烧结或者生成玻璃体。配料搅拌完成后将原材料输送到回转窑进行下一道焙烧工段。

1.3 焙烧

锂云母高温焙烧采用回转窑系统。干燥后的锂云母送入回转窑高温焙烧室焙烧，回转窑采用天然气作为燃料，通过直接加热的方式对原材料进行高温焙烧，其控制烧结温度为800~1000℃，已知硫酸钠的熔点为884℃，锂云母熔点为903℃。在该温度下，原材料中主要成分处于熔融状态，熔点较高的矿物质以固体形式存在。处于熔融状态下的锂云母在高温焙烧作用下，与熔融状态下的硫酸盐发生离子交换反应。锂云母中绝大部分氟被钙固化变成更加稳定的CaF2和CaO ·3Al2O3 ·CaF2而存在于焙烧残渣中，一部分氟则以氟化氢气体的形式随着焙烧废气排出。

焙烧回转窑

焙烧之后，锂原料中大部分锂元素以硫酸锂的形式存在于焙烧产物中，使得锂元素以可溶于水的硫酸锂形式进入下一道球磨工序。回转窑高温室焙烧的热烟气经引风

机引至隧道式干燥窑内用以烘干水份。

具体反应方程式如下：

高温焙烧

2(Li,K)2O ·2Al2O3 ·6SiO2 ·2H(OH,F)+2Na2 SO4——2Li2 SO4+2SiO2+2K2SiO3+4NaAlSi2O6+4Al2O3 ·SiO2+2HF↑+3H2O↑

高温焙烧

2(Li,K)2O ·2Al2O3 ·6SiO2 ·2H(OH,F)+2CaSO4——2Li2 SO4+2SiO2+2K2 SiO3+2Ca(AlSi2O6 )2+4Al2O3 ·SiO2+2HF↑+3H2O↑

CaO+ HF—CaF2+ H2O↑

C+O2—CO2

同时也发生如下副反应：

2MS+3O2=2MO+2SO2

4MCl2+4H2O+O2=2M2O3+8HCl

Rb2O+Na2 SO4=Rb2 SO4+ Na2O

Rb2O+CaSO4=Rb2 SO4+ Ca2O

Cs2O+H2 SO4=Cs2 SO4+H2O

Cs2O+Na2 SO4= Cs 2 SO4+ Na 2O

Cs2O+CaSO4= Cs 2 SO4+ Ca2O

1.4 冷却

物料在高温焙烧时，由于部分物料熔融，烧结出来的物料会有一定的强度，需对其进行冷却，在冷却窑中，经强制风冷降温至100℃左右。焙烧后的冷却时间为 1.5 小时。冷却窑采用普通的冷风作为冷源，转动方式采用顺流式，因些从回转窑出来的物料，从进料口进入机器内部，在机器内部有专业的螺旋抄板，会被抄板抄起，由于该机在安装过程中，呈现倾斜状态，原料在内部由于重力和抄板的作用下，由于物料在内部不断被抄板进行抄起，在落下的同时与冷风进入冷交换，由于热交替的原理，物料的温度会迅速降低，高温会被出风口带出来，从而达到冷却的目的。

二、浸出过滤系统

焙烧之后的产物(简称“熟料”)存在烧结成块的现象，需进入到球磨、立磨工序。球磨、立磨之后浆液进入水浸工序，该工序需加入大量水，使得熟料中硫酸锂溶解于水，锂元素以离子的形式存在于水溶液中。熟料经球磨水浸之后形成的浆液进入过滤工序，进行液固分离，分离出来的卤水进入下一工序；固体用冷凝水进行洗涤，得到固体硅砂和洗水，此工段洗水返回前工段进行球磨水浸。浸出渣(硅砂)外运处理。

球磨

三、碳酸锂生产系统

碳酸锂系统主要由锂溶液精制工段(包括除杂、净化、蒸发浓缩、冷冻、离子树脂交换处理) 、碳酸钠溶液精制工段、碳酸锂制备工段(包括沉锂、洗锂) 、成品包装工段(包括烘干、粉碎、包装) 和沉锂母液处理工段(包括母液脱碳、浓缩、出盐) 等组成。

3.1 除杂：浸出的母液进入到除杂工艺，浸出液中除了 Li+ 、Na+和 SO42-外，还有一定量 Fe3+和Al3+ ，该工艺主要去除浸出液中的 SO42+ 、Al3+和 Fe3+ 。向浸出液中加入足量的生石灰调节溶液中的pH 值，首先沉淀下来的是CaSO4 ，LiOH的溶解度较大，当pH>6 时，溶液中Al3+ 以Al(OH)3 的形式沉淀下来，当 pH>10 时，铁离子以 Fe(OH)3 的形式沉淀下来，之后再经板框压滤去除溶液中的沉淀。该工序会产生一定量的除杂残渣，其成分主要为硫酸钙，同时含有部分氢氧化铝和氢氧化铁。

其反应机理如下：

Ca2++SO42-=CaSO4

Al3++OH-=Al(OH)3

Fe3++OH-=Fe(OH)3

过滤出来的溶液中会残留一定量的钙离子，向溶液中加入碳酸钠，使得溶液中钙离子与碳酸根离子生成碳酸钙沉淀下来，反应之后的母液进入板框压滤去除产生的碳酸钙沉淀。其反应机理如下：

Ca2++CO32-=CaCO3

板框压滤

3.2 蒸发浓缩：球磨水浸中加入大量水，硫酸锂溶解于水中形成原液，经过除杂、除钙、冷却结晶等工序后，母液中的杂质离子含量逐渐减少，溶液中的阳离子主要为锂离子。为提高母液中锂离子的回收率及产品纯度，利用MVR盐溶液蒸发器对其进行蒸发浓缩去除母液中的水份，提高母液锂离子浓度，提高后续沉锂工序效率。

盐溶液mvr蒸发器

3.3 离子交换：浓缩后的卤水采用螯合树脂进行进一步深度除杂，去除钙、镁等阳离子。螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料。螯合树脂上的功能原子会与钙、镁等阳离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构。使用一段时间后，离子交换树脂饱和，需要用硫酸、片碱进行再生，再生后，树脂可以继续使用，再生溶液中含锂，返回浸出工序。经树脂除杂后的卤水进入沉锂工序。

3.4 沉锂：含锂母液经除杂、除钙、浓缩、离子交换之后，溶液中含有高浓度高纯度的锂离子，向溶液中加入高纯度的碳酸钠溶液与锂离子反应生产碳酸锂。根据产品的理化性质，由于 Li2CO3的溶解度随温度的升高而减小，因此在沉碳酸锂罐中通过蒸汽盘管间接加热不断提升溶液温度，以使 Li2 CO3 尽可能多的析出，沉锂后离心得到粗碳酸锂和一次沉锂母液；粗碳酸锂进入搅洗洗涤工序；一次沉锂母液进入脱碳工序。其反应机理如下：

Li2 SO4+Na2CO3=Li2 CO3+Na2 SO4

3.4 搅洗洗涤：经一次沉锂和二次沉锂获得的粗碳酸锂通过95℃的纯水洗涤，洗出吸附于碳酸锂表面的杂质离子，提高产品碳酸锂的纯度。搅洗后的湿碳酸锂，进入碳化工序。

3.5 脱碳：一次沉锂母液和二次沉锂母液泵入脱碳反应釜，向釜内加入浓硫酸去除沉锂母液中的碳酸根离子，溶液pH控制在6-7之间，产生的二氧化碳经釜内排气孔排出，然后将入片碱将母液pH调至8-9左右。脱完碳的母液泵入MVR盐溶液蒸发器进行蒸发浓缩。

脱碳反应方程式：

H2 SO4+CO32-=SO42-+CO2 +H2O

3.5 蒸发结晶及冷冻结晶：将脱碳后的母液，打入MVR盐溶液蒸发器，通过控制蒸发浓度及结晶温度，可以分别离心得到硫酸钾，冷冻结晶得到十水硫酸钠（芒硝），十芒硝输送至重溶釜，并加热溶解后，离心过滤得无水硫酸钠（元明粉），部分硫酸钾及元明粉外销，其余返回焙烧工段；冷冻母液进入二次沉锂工序。

3.6 二次沉锂：上一工序的冷冻母液打入二次沉锂釜进行沉锂，再经离心机液固分离，得到粗碳酸锂和二次沉锂母液；粗碳酸锂进入搅洗工段。二次沉锂母液循环进入脱碳工段。待二次沉锂母液铷铯富集到一定浓度，进入沉磷酸锂工序。

碳酸锂

3.7 沉磷酸锂：将高浓度铷铯的二次沉锂母液泵入沉磷酸锂反应釜，向反应釜内加入磷酸和片碱，反应一定时间后，经板框过滤，得到磷酸锂固体，沉铷铯母液，磷酸锂经洗涤和烘干后，包装外售。铷铯母液外售。

2H3PO4+6NaOH+3Li2 SO4=2Li3PO4+3Na2 SO4+6H2O

3.8 碳化：将搅洗洗涤工段获得的湿碳酸锂，加水打浆泵入碳化反应釜，通入二氧化碳，二氧化碳可通过回收系统进行循环回收利用。碳化清液经过滤进入热解反应釜升温热解。热解后离心机进行液固分离，获得高品质碳酸锂和碳化清液，碳化清液返回打浆，高品质碳酸锂进入气流粉碎工段。碳化工段会产生一定量未被碳化的少量残渣，过滤后回用于混料焙烧工序。

主要化学反应方程式：

Li2CO3+CO2+H2O→2LiHCO3

2LiHCO3 →Li2CO3+CO2+H2O(加热)。

3.9 成品包装工段(包括烘干、粉碎、包装) ：

3.9.1 烘干：合格湿碳酸锂通过烘干机将水份烘干，调节下料速度和转盘速度，控制碳酸锂水份在0.25%以下，达到电池级碳酸锂标准，烘干机下料口安装除铁器，除去烘干后碳酸锂

的磁性物质。

3.9.2 粉碎：烘干碳酸锂下料进入到旋振筛，将可能结块料挡在筛网上面，绝大部分物料通过旋振筛下料到气流粉碎机料斗。气流粉碎机将碳酸锂粉碎至合格粒径范围

3.9.3 包装：粉碎后的碳酸锂用真空输送设备输送至成品混批机混合均匀，混合后用自动包装机进行包装。