Lityum karbonattan lityum pil üretiminde kullanılan döner fırın

Giriş

Dönüşüm kavurma: Spodümen konsantresi, konsantre silosundan kova asansörü aracılığıyla manuel olarak konsantre silosuna gönderilir ve ardından disk besleyici ve vida besleyici aracılığıyla lityum karbonat döner fırının kuyruğuna eklenir. Kuyruk gaz ön ısıtma bölümü yüksek sıcaklıkta gaz kurutma konsantresidir, konsantre kalsinasyon bölümünde yaklaşık 1200 °C sıcaklıkta kristalize edilir ve kalsinlenir ve α tipi (monoklinik sistem, yoğunluk 3150 kg/m3) β tipi spodumene dönüştürülür. Tetragonal sistemin yoğunluğu 2400 kg/m3, yani fırın malzemesidir ve dönüşüm oranı yaklaşık %98'dir.

Teknik

Lityum karbonat üretim süreci
Fırın bölümü
Dönüşüm kavurma: Spodümen konsantre havuzundan kova asansörüne, konsantre kutusuna manuel olarak gönderilir, ardından disk besleyici ve vida besleyici aracılığıyla lityum karbonat döner fırının kuyruğuna eklenir ve fırın kuyruğu tarafından önceden ısıtılır. Segment yüksek sıcaklık gaz kurutma konsantresi, kalsinasyon bölümünde yaklaşık 1200 °C sıcaklıkta kristalize edilip kalsinlenir ve α tipi (monoklinik sistem, yoğunluk 3150kg/m3) (tetragonal sistem) ile β tipi spodumene dönüştürülür. Yoğunluk 2400 kg/m3, yani fırın malzemesidir ve dönüşüm oranı yaklaşık %98'dir.
Asitleştirme kavurma: Soğutma malzemesi soğutma bölümü tarafından soğutulduktan sonra, fırın başından boşaltır, ardından doğal soğutma ve top değirmeninde %90'ın üzerine ince öğütülür, ardından asitleştirme fırın atık kutusuna taşınır, ardından besleyiciden geçerek vida konveyörü karışık asit makinesine ve konsantre sülfürik asit (%93 veya daha fazla) belirli bir oranda (konsantre olarak) eklenir fırın malzemesindeki lityum eşdeğerinin %35'inden fazla kükürt asit, bir ton fırın malzemesi başına yaklaşık 0,21t konsantre sülfürik asit) ve ardından asitleştirme kavurmasına eklendi. Odada, kapalı asitleştirme kavurma işlemi yaklaşık 250 ila 300 °C sıcaklıkta 30 ila 60 dakika boyunca gerçekleştirilir. Fırında β tipi spodumen sülfürik asitle reaksiyona girer ve asitteki hidrojen iyonları, β tipi spodumendeki lityum iyonlarının yerini alır. Li2O, suda çözünürken Li2SO4 olarak SO42- ile birleştirilerek asitlenmiş klinker elde edilir.
Bulamaç sızlatma ve yıkama: klinker soğutulur ve bulamaç ile çözünür lityum sülfatı sıvı faza dönüştürür. Leaching ekipmanına verilen çözeltinin korozyonu azaltmak için, kireçtaşı bulamaç kullanılarak klinkerdeki kalıntı asidi nötralize etmek ve pH ayarlanır. 6.5 ~ 7.0 olarak ayarlandı ve aynı zamanda demir, alüminyum ve diğer safsızlıkların çoğunu çıkardı, leaching çözeltisi katı oranı yaklaşık 2.5, leç süresi yaklaşık 0.5 saat. Sızdırma bulamacı filtreleme ile ayrılarak yaklaşık 100 g/L Li 2 SO 4 (Li 2 O 27 g/L) içeren bir sızlama çözeltisi elde edilir ve filtre keki cüruf süzülür ve su içeriği yaklaşık %35'dir. Lityum sülfat, sızdırma kalıntısına yapışan sıvıda bulunur. Lityum kaybını azaltmak için, leç cürufu ters karıştırma ile yıkanır ve yıkama sıvısı tekrar bulamaça geri getirilerek leç yapılır.
Sızıntı arıtması: Fırın malzemesi asitlenip kalsine edildiğinde, alkali metalin yanı sıra kükürt asitle reaksiyona girerek çözünen uygun sülfat üretebilir; diğer demir, alüminyum, kalsiyum, magnezyum ve benzerleri de kükürt asitle reaksiyona girerek karşılık gelen sülfat üretilir. Klinkerdeki bazı safsızlıklar süzülme işlemi sırasında çıkarılabilse de, kalan saflıklar sızıntıda kalır ve ürün kalitesi için daha fazla arıtılması gerekir. Sızıntı arıtma, alkalizasyon dekrasifikasyon yöntemiyle gerçekleştirilir; süzülme çözeltisi alkalize edici kireç sütü (CaO 100-150 g/L içerir) ile alkalize edilir ve pH 11-12'ye yükseltilerek magnezyum ve demiri hidrolize ederek hidroksit çökeltmeleri yapılır. Ayrıca, Na2CO3 300 g/L içeren sodyum karbonat çözeltisi kalsiyum sülfat ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonat çökeltisi oluşur; böylece leacate içindeki kalsiyum ve alkalileştirici kireç sütü tarafından verilen kalsiyum gider. Alkalizelenmiş kalsiyum giderici bulamaç sıvı katı çözelti ile ayrılır ve elde edilen çözelti bir arıtma sıvısıdır. Kalsiyum-lityum oranı 9.6×10-4'ten küçüktür ve filtre kekleri kalsiyum kalıntısıdır; bu kalsiyum sıvılaştırma için tekrar bulamaça geri getirilir.
Arıtma sıvısının buharlaşması ve konsantrasyonu: Arıtma sıvısı düşük lityum sülfat konsantrasyonuna ve düşük lityum çökeltme oranına sahiptir. Doğrudan lityum çökeltmesi veya lityum klorür için kullanılamaz. Arıtma sıvısının önce sülfürik asit ile pH 6-6.5 olarak ayarlanması ve üç etkili evaporatörle buharlaştırılması ve konsantre edilmesi gerekir. Konsantre içindeki lityum sülfat konsantrasyonu 200 g/L'dir (Li2O 60 g/L içerir). Konsantre sıvı basınç filtresi ile ayrılır, filtre sıvıyı bir sonraki aşamaya aktarmak için kullanılır ve filtre keki tekrar sıvı ile sıvılaştırılır.
2 Lityum karbonat üretim bölümü
Tamamlanma sıvısı ve saf kostik (Na2CO3 300g/L içeren) buharlaştırıcı lityum tankına eklenerek lityumun buharlaşarak biriktirilmesini (2 saat kaynadıktan sonra sabit sıcaklıkta) gerçekleştirildi ve lityum karbonatın düşük çözünürlüğü nedeniyle çökelti ve lityum çökeltme oranı yaklaşık %85 idi. Lityum çökeltildikten sonra, filtratın %10'undan azını içeren ham lityum karbonat ile birincil lityum kaplı ana sıvı santrifüj makinesiyle ayrılır.
Birincil lityum sıvı çözeltisi büyük miktarda sodyum sülfat ve daha yüksek lityum sülfat (toplam miktarın yaklaşık %15'i) içerir ve saf alkali sıvı (Na2CO3 300g/L içerir) ikinci lityum biriktirmesini gerçekleştirmek için eklenerek ikinci ham ürün ve ikinci ana sıvı olan ana sıvı elde edilir. Asit nötralizasyonu ve sodyum hidroksite pH ayarlamasından sonra, yan ürün susuz sodyum sülfat ve sodyum çökeltme ana likörü buharlaştırma ve santrifüjleme ile ayrılır, susuz sodyum sülfat hava akışıyla kurutulup paketlenir ve yan ürün Yuanming tozu elde edilir. Sodyum ana sıvısı bir kez ana likörüne geri döner.
Birincil ham lityum karbonat ve ikinci ham ürün yapışma sıvısı Na2SO4 gibi safsızlıklar içerir, ardından yaklaşık 90 °C sıcaklıkta arındırılmış su ile karıştırılır, yıkama sıvısı alkali ile gönderilir ve yıkamadan sonra ıslak lityum karbonat santrifüj ile ayrılır, ardından ıslak lityum karbonat ayrılır. Uzak kızılötesi kurutucuyla kuruduktan sonra, manyetik ayrım, kurutucudan ayrılan demir kalıntıları ve benzerlerini çıkarır ve sonunda hava akışı tarafından ezilir ve depoya paketlenir.
Bu proje ağırlıklı olarak batarya seviyesinde lityum karbonat üretim kapasitesini artırmaktadır. Genel üretim süreci açısından bakıldığında, batarya kalitesinde lityum karbonat ile endüstriyel kalitede lityum karbonat temelde aynıdır; fark ise buharlaşma ve batan lityumun iki bölümünün işlem kontrol koşullarının farklı olmasıdır; yani, sıvının özgün ağırlığı ve alevin geçişi, arıtma sıvısı buharlaştırma yoluyla yoğunlaştırıldığında hidrometre tarafından ölçülür. Fotometre, sıvıdaki Li2O konsantrasyonunu ölçerek bitmiş sıvının konsantrasyonunun süreç gereksinimleri içinde olduğundan emin olur. Lityum kullanıldığında, elektromanyetik akışölçer besleme hızını kontrol etmek için düzenleyici valfin farklı açılma derecelerini gösterir ve motorun hızı, çaltırıcının karıştırma hızını kontrol etmek için frekans dönüştürücü tarafından kontrol edilir. . Yukarıdaki süreç kontrol koşullarının hepsi şirketin temel teknolojileridir.
3 susuz lityum klorür bölümü
Pişirme bölümünde elde edilen tamamlama sıvısı, kalsiyum klorür çözeltisi ile metatez reaksiyonuna tabi tutulur ve reaksiyon tamamlandıktan sonra CaSO4•2H2O ayrılarak CaSO4 ürünü elde etmek üzere gönderilir. Ayrıldıktan sonra, seyreltilmiş bir LiCl çözeltisi elde edilir ve β tipi aktif Al2O3, Na2CO3 ve NaOH çözeltisi sıralı olarak eklenerek seyreltilmiş LiCl çözeltisinde SO42-, Ca2+ ve Mg2+ gibi safsızlıklar giderilir, ardından buharlaşma ve konsantrasyon yoluyla LiCl konsantrasyonu 400-500 g/L'ye çıkarılır. Soğutma filtreleme yapıldı ve katı NaCl ayrılarak konsantre bir LiCl çözeltisi elde edildi. LiCl konsantre çözeltisi rafinasyon tankına taşınır ve şirketin kendi ürettiği rafine preparatı (şirketin patentli teknolojisi, toksik ve zararlı ağır metal içermeyen inorganik bileşenler) Na+ ile değiştirilerek çözelti son noktasında Na+/LiCl oranının 30 ppm'den aşağı olmasını kontrol eder. Ayrıldıktan sonra bir LiCl tamamlama sıvısı elde edilir ve son olarak bitmiş sıvı püskürtülerek uniform bir susuz lityum klorür ürünü elde edilir.