Spodümenden lityum karbonat üretimi, nispeten bağımsız iki işlemi içerir: tuzlu su üretmek için ön kavurma ve lityum karbonat üretmek için tuzlu su. Spodumen'den tuzlu su üretimi sekiz küçük adımdan oluşur: kurutma, kavurma, soğutma, kırma, öğütme, asitleştirme, suya daldırma ve katı-sıvı ayırma.
 Avustralya Spodumen
1、 Kurutma: Proje için satın alınan spodümenin nem içeriği genellikle %8'dir. Sonraki kavurma işlemini etkilememek için malzemenin kurutulması gerekir. Kurutma, yaklaşık 250 °C kurutma sıcaklığına ve yaklaşık 15 dakikalık bir süreye sahip döner bir kurutma fırınında gerçekleştirilir. Sıcak hava malzeme ile doğrudan temas eder. Kurutmadan sonra, spodümenin nem içeriği yaklaşık% 6,5'tir ve kurutma işlemi, sonraki kavurma işleminde gaz tüketimini azaltabilir. Kurutma ısı kaynağı, döner fırın egzoz gazının atık ısısından gelir (enerji tasarrufu ve tüketimin azaltılmasını sağlamak için, döner kalsinasyon fırını egzoz gazından yaklaşık 250 °C'lik bir atık ısıya sahip sıcak baca gazının bir kısmı, fanlar aracılığıyla kurutma fırınına verilir). Kurutmadan toplanan tüm tozlar kalsinasyon işlemi için kullanılacaktır.
2、 Kavurma: Kuruduktan sonra, lityum piroksen kavurma için döner fırının yüksek sıcaklıktaki kavurma odasına girer (yakıt olarak kok fırını gazı kullanılır ve doğrudan yanma için tünel tipi kavurma fırınının orta kısmına bir püskürtme tabancası yerleştirilir). Döner fırın, yakıt olarak kok fırını gazı kullanır ve doğrudan ısıtma yoluyla hammaddelerin yüksek sıcaklıkta kavrulmasını sağlar. Sinterleme sıcaklığı 1100-1200 °C olacak şekilde kontrol edilir ve kavurma süresi yaklaşık 2 saat sürer.
Döner fırın
Kalsinasyon tamamlandıktan sonra, spodumen hammaddesi α Tip spodümenin β dönüştürülmesi Tip spodümen, lityumu asitte çözünmeyen bir yapıdan asitte çözünen bir yapıya% 95-98'lik bir dönüşüm oranıyla dönüştürür.
Dönüşüm süreci denklemi:α-Li2O· Al2O3·4SiO2→β-Li2O· Al2O3·4SiO2
3、 Soğutma: Malzeme yüksek sıcaklıkta kavrulduğunda, bazı malzemelerin erimesi nedeniyle, sinterlenmiş malzeme belirli bir mukavemete sahip olacaktır ve soğutulması gerekir. Soğutma fırınına girer ve yaklaşık 90 °C'ye kadar soğumaya zorlanır. Kavurma sonrası soğuma süresi 1,5 saattir.
4、 Kırma: Soğutulmuş klinker, büyük klinker parçalarının sonraki işlemlere girmesini önlemek için kapalı zincirli bir konveyör kullanılarak kırıcıya taşınır. Klinker, yaklaşık 10 mm'lik bir partikül boyutuna kadar ezilir ve daha sonra kapalı bir bantlı konveyör vasıtasıyla dikey değirmen sistemine beslenir.
5、 Öğütme: Sonraki liç işlemlerini kolaylaştırmak ve klinkeri daha tam olarak çözmek için, ezilmiş klinkerin daha fazla öğütülmesi gerekir. Malzeme, bir bant tartı ölçeği vasıtasıyla dikey taşlama sisteminin taşlama diskine beslenir ve merkezkaç kuvvetinin etkisi altında malzeme, taşlama diskinin çevresine doğru hareket eder. Malzeme taşlama diski ile taşlama silindiri arasından geçtiğinde, sıkıştırma kuvvetinin etkisi altında sıkıştırılır ve toz haline getirilir. Öğütülmüş malzeme tozu parçacıkları dışa doğru hareket etmeye devam eder ve son olarak taşlama diskinin kenarına doğru atılır; Ana egzoz fanının emilmesiyle oluşan negatif basınca bağlı olarak, hafif sıcak kurutucu gaz, değirmene dikey değirmenin girişinden girer ve öğütme diskinin dış kenarından aşağıdan yukarıya doğru geçer; Malzeme tozu parçacıkları, hafif sıcak kurutucu gaz tarafından taşınır ve ayırıcıdaki daha ağır ve kaba malzeme tozu parçacıkları, ayırıcının bıçak bölmesi ile çarpışır ve daha fazla öğütme için öğütme diskine geri döner; Daha hafif ve daha küçük malzeme toz parçacıkları, toz toplayıcı tarafından ayırıcı aracılığıyla toplanır; Dikey değirmenin üst kısmındaki ayırıcı cihaz, öğütülmüş malzemeyi eler ve niteliksiz inceliğe sahip malzeme tozu, iç koninin iç duvarı boyunca girdaptan ayrılır ve daha fazla öğütme için öğütme plakasına geri gönderilir. Öğütme işleminden sonra partikül boyutu 100 mesh'in altında olan malzeme bir sonraki işleme girer.
6. Asitleştirme: 100 mesh'in altına ezilmiş β Tip spodumen ve% 98 konsantre sülfürik asit karıştırılır ve bir karıştırıcıda asitleştirilir (2.5-3.5: 1 oranında). Karışım, bir besleme helezonu konveyörü vasıtasıyla iki asitleştirme fırınına taşınır. Asitlendirme fırınları, harici bir dolaylı ısıtma yöntemi kullanılarak kok fırını gazını yakan bir sıcak hava fırını ile ısıtılır. Reaksiyon sıcaklığı 250-300 °C'de kontrol edilir ve süre yaklaşık 10 dakikadır, β Tip spodumen sülfürik asit ile tam bir tuzlanma reaksiyonuna girecektir ve reaksiyon denklemi aşağıdaki gibidir:
Li2O· Al2O3·4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O· Al2O3·4SiO2
Aynı zamanda, aşağıdaki yan etkiler de ortaya çıktı:
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
Malzeme bir tuzlanma reaksiyonuna girdiğinde, spodumen ve sülfürik asidin alüminosilikat çekirdeği arasındaki reçine safsızlıkları giderilir ve değişim, spodümendeki lityumun hidrojen ile yer değiştirmesine neden olurken, mineral yapı aslında zarar görmez. Tuzlama reaksiyonundan sonra asitlenmiş malzeme, bir sonraki liç işlemine girmeden önce dolaylı olarak 80 °C'nin altına kadar su ile soğutulan bir vidalı konveyör ile soğutma fırınına gönderilir.
Asit kavurma cihazının tasarımı dört bölüme ayrılmıştır: hammadde ünitesi, asit kavurma ünitesi, soğutma depolama ünitesi, ısıtma ünitesi vb.
(1) Hammadde birimi
(1) İnce kalsine spodumen besleme, tartma ve ölçme işlemi.
İnce kavurma malzemesi deposunda β Spodumene bu üniteye girer, kapalı bir tartı besleyici ile tartılır ve ölçülür ve daha sonra çift vidalı bir karıştırıcıya konur.
(2) Konsantre sülfürik asit taşıma ve ölçüm işlemi.
Konsantre sülfürik asit, fabrika alanındaki sülfürik asit tankı alanından boru hatları ile ölçüm tankına taşınır ve daha sonra sülfürik asit besleme pompası vasıtasıyla çift vidalı karıştırıcıya pompalanır.
(2) Asit kavurma ünitesi
(1) β Lityum piroksen ince toz (100 ağ), ince toz silosunun alt çıkışından yerçekimi ile tartı ölçeğine akar.
(2) Ölçüm ölçekleri genellikle spiral ölçekler, rotor ölçekleri, Coriolis kuvvet ölçekleri vb. kullanır. Bu projede Coriolis kuvvet ölçekleri kullanılmıştır.
(3) Ölçüm ölçeği çıkışı bir vidalı konveyöre bağlanır ve vidalı konveyörün hızı, Coriolis kuvvet ölçeğinin okunmasıyla kontrol edilir, böylece spodumen tozunun besleme miktarı kontrol edilir.
(4) Vidalı konveyör çıkışı karıştırma makinesine bağlanır.
(5) Karıştırıcılar genellikle tek vidalı karıştırıcılar, vidalı kayışlı karıştırıcılar ve çift vidalı karıştırıcılar kullanır. Bu proje çift vidalı bir karıştırıcı benimser.
(6)% 98 sülfürik asit, flor kaplı bir manyetik pompa vasıtasıyla depolama tankından karıştırıcıya gönderilir.
(7) Sülfürik asit boru hattına akış ölçerler ve ayar vanaları takın.
(8) Spodumen kütle akış hızı ile sülfürik asidin kütle akış hızını kontrol edin.
(9) Sülfürik asit, çok noktalı bir nozul vasıtasıyla karıştırıcıya püskürtülür ve mekanik olarak spodumen ince tozu ile karıştırılır. Karışıma asit karışımı denir.
(10) Karışık asit malzemesi daha sonra giriş spirali ve fırın kuyruk kapağı vasıtasıyla asitleştirme fırınına beslenir.
(3) Asit klinker soğutma depolama ünitesi
Fırın kuyruğundan çıkan asitlenmiş malzeme, 80 ° C'nin altına soğutulmak üzere spiral ile soğutma fırınına gönderilir. Soğutma fırını, soğutulmuş su ile dolaylı soğutmayı benimser ve soğutulmuş asitlenmiş klinker, fabrikadaki ıslak işlem bölümüne gönderilir.
(4) Isıtma ünitesi
Bu projenin ısıtma sistemi, bir kok fırını gazlı sıcak hava sobası tarafından sağlanan bir sıcak hava sirkülasyon sistemi (sıcak hava sirkülasyonu) şeklini benimser.
Boru hattı tarafından gönderilen kok fırını gazı ve hava fanı tarafından gönderilen önceden ısıtılmış hava, sıcak hava fırınında yakılır. Yanma sonucu oluşan sıcak baca gazı, sıcak hava fırınının kuyruk bölümündeki yüksek sıcaklık sirkülasyon fanı tarafından gönderilen sirkülasyonlu sıcak baca gazı ile karıştırılır. Sıcak hava boru hattındaki vana tarafından regüle edildikten sonra, fırın gövdesine ısı sağlamak için asitlendirme fırınının ceketine girer. Sıcak baca gazının çoğu ısıtma sisteminde sirküle edilir ve bir kısmı hava ile önceden ısıtılır ve bacadan dışarı atılır. Sistemdeki her hava kanalı, fırın gövdesinin her bölümü için farklı ısıtma sıcaklığı gereksinimlerini karşılayabilen ayar kapıları ile donatılmıştır. Duman egzoz kanalı, sistem hava basıncının dengesini düzenlemek için bir ayar valfi ile donatılmıştır.
Çalışma koşulları ve kontrol parametreleri: Reaksiyon sıcaklığını 250 °C ila 300 °C arasında kontrol edin, cevherdeki etkili bileşen Li2O miktarına bağlı olarak sülfürik asit besleme miktarını belirleyin, karışık asit malzemesinde% 20-22'lik bir serbest asit içeriğini koruyun ve yaklaşık 2.5-3.5'lik bir besleme asidi oranı belirleyin. Malzemenin kavurma fırınında kalma süresi yaklaşık 30 dakikadır. Asit klinkerindeki serbest asit içeriği normal basınç altında% 2-6'dır.
7、 Suya daldırma: Asitle soğutulmuş spodumen asit klinkeri, gömülü bir sıyırıcı konveyör ile asit klinker kutusundan bulamaç tankına taşınan yaklaşık% 2-6 sülfürik asit içerir. Asit klinker bulamacı daha sonra asidik bir asit klinker bulamacı oluşturmak için yaklaşık 1.6: 1'lik bir sıvı katı oranında lityum cüruf yıkama çözeltisi, reçine rejenerasyon suyu ve yoğuşma suyu ile karıştırılır (soğuduktan sonra asit klinkerinin sıcaklığı yaklaşık 40 °C'dir ve boşaltma kanalından sıvı seviyesinin altındaki kapalı liç tankına girer), ve sonra nötralizasyon tankına gönderildi. Kireçtaşı eklenir Kireç, artık sülfürik asidi nötralize eder. Kireçtaşı ve sönmemiş kireç, gömülü bir sıyırıcı konveyör vasıtasıyla bir besleyici tarafından nötralizasyon tankına beslenir. Nötralizasyon tankındaki pH metre, besleyicinin hızını kontrol eder, böylece eklenen kireçtaşı ve sönmemiş kireç miktarını kontrol eder. PH 6-6.5'e ulaştıktan sonra beslenmeyi durdurun ve nötralizasyon reaksiyonu 20 dakika sürer. Liç işleminden sonra, lityum katı fazdan sıvı faza (nötralizasyon bulamacı) girer ve lityum liç oranı yaklaşık% 98'e ulaşır. Nötralizasyon bulamacı, sonraki işlemler için bulamaç pompası tarafından filtre presine pompalanır.
Reaksiyon denklemi:
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO+H2SO4→CaSO4 +H2O
Çalışma koşulları ve kontrol parametreleri: liç sıcaklığı 40 °C, sıvı-katı oranı 1.6:1, liç süresi 2-3 saat, atmosferik basınç.
八、Katı sıvı ayırma:
Nötralizasyon bulamacı filtre presine pompalandıktan sonra, sırasıyla ıslak lityum cürufu, lityum sülfat filtratı ve lityum cüruf yıkama çözeltisi elde etmek için filtrasyon, yıkama, presleme, üfleme ve boşaltma gibi işlemlerden geçer.
Plaka ve çerçeve filtre presi
Filtreleme: Nötralizasyon bulamacı, katı-sıvı ayrımı için filtre presine pompalanır. Bulamaç pompasının akış hızı yaklaşık 5m3 / saate düştüğünde, filtre presi beslemeyi durdurur. Filtrelenmiş filtrat, esas olarak, safsızlık giderme işlemine girmeden önce filtre tankında geçici olarak depolanan lityum sülfat filtratıdır.
Yıkama: Katı atık ayrıştırmasından elde edilen filtre kalıntısındaki lityum içeriği hala nispeten yüksektir. Yoğuşma suyu ile çevrimiçi yıkama yoluyla, lityum kalıntısından mümkün olduğunca fazla lityum sülfat çözeltisi sızabilir. Liçten elde edilen çözelti, asit klinker bulamacı hazırlama için liç işlemine geri döndürülen lityum kalıntı yıkama çözeltisidir.
Presleme: Yıkandıktan sonra, lityum kalıntısı preslenmeye devam eder ve süzüntü, asit klinker bulamaç hazırlığı için liç işlemine geri döndürülür.
Kurutma: Presleme tamamlandıktan sonra, lityum kalıntısı üflenir ve 0.7MPa ıslak hava ile boşaltılır ve boşaltılan su, asit klinker bulamacı hazırlanması için liç işlemine geri gönderilir. Boşaltılan lityum cürufunun nem içeriği %20'den azdır.
Boşaltma: Basınçlı filtrasyondan sonra sızan kalıntıyı katı atık olarak arıtmak için bir bantlı konveyör kullanın.