Processo de produção de carbonato de lítio em forno rotativo

Introdução

Torra por conversão: o concentrado de espodumeno é enviado manualmente do depósito de concentrado para o elevador de baldes e levantado até o armazém de concentrados, sendo então adicionado à cauda do forno rotativo de carbonato de lítio através do alimentador de disco e do alimentador de parafuso. O concentrado é seco utilizando o gás de alta temperatura na seção de pré-aquecimento da cauda do forno. O concentrado é transformado em β espodumena de α tipo (sistema monoclínico, densidade 3150kg/m3) a uma temperatura de cerca de 1200 °C na seção calcinante (sistema tetragonal, com densidade de 2400KG/m3, ou seja, material de forno), e uma taxa de conversão de cerca de 98%.
 

Especificação

Processo de produção de carbonato de lítio em forno rotativo
(1) Seção de confeitaria
Torra por conversão: o concentrado de espodumeno é enviado manualmente do depósito de concentrado para o elevador de baldes e levantado até o armazém de concentrados, sendo então adicionado à cauda do forno rotativo de carbonato de lítio através do alimentador de disco e do alimentador de parafuso. O concentrado é seco utilizando o gás de alta temperatura na seção de pré-aquecimento da cauda do forno. O concentrado é transformado em β espodumena de α tipo (sistema monoclínico, densidade 3150kg/m3) a uma temperatura de cerca de 1200 °C na seção calcinante (sistema tetragonal, com densidade de 2400KG/m3, ou seja, material de forno), e uma taxa de conversão de cerca de 98%.
Torra acidificante: após resfriar na seção de resfriamento, o material cozido é descarregado da cabeça do forno, depois é moído finamente até 0,074 mm por resfriamento natural e moinho de bolas, e então é transportado para a caixa de rejeitos do forno de torrefação acidificante, sendo então adicionado ao misturador de ácido por alimentador e transportador de parafuso,  e misturado com ácido sulfúrico concentrado (mais de 93%) em certa proporção (o ácido sulfúrico concentrado é calculado como 35% do excedente equivalente de lítio no material cozido, e cada tonelada de material cozido precisa de ácido sulfúrico concentrado de cerca de 0,21t). Depois disso, o β - espodumeno no calcinador reage com o ácido sulfúrico, e o íon hidrogênio no ácido desloca o íon de lítio no β - espodumeno,  de modo que o Li2O e o SO42 - no calcinador possam ser combinados em Li2SO4 solúvel em água, e o clínquer acidificante possa ser obtido.
Mistura, lixiviação e lavagem da polpa: o clínquer é resfriado e empurrado para fazer com que o sulfato de lítio solúvel no clínquer se dissolva na fase líquida. Para reduzir a corrosão da solução no equipamento de lixiviação, o ácido residual no clínquer é neutralizado com uma polpa de calcário, o valor de pH é ajustado para 6,5-7,0, e a maioria das impurezas, como ferro e alumínio, é removida ao mesmo tempo. A proporção de líquido lixiviado para sólido é cerca de 2,5, e o tempo de lixiviação é de cerca de 0,5h. Li2SO4 100g / L (Li2O 27g / L) é obtido filtrando e separando a pasta Li2SO4, e o bolo filtrante é o resíduo de lixiviação, com um teor de umidade de cerca de 35%. Para reduzir a perda de lítio, o resíduo lixiviado é lavado por agitação reversa, e a solução de lavagem é retornada à pasta para lixiviação.
Purificação de solução de lixiviação: além de metais alcalinos e ácido sulfúrico, outros ferro, alumínio, cálcio e magnésio reagem com o ácido sulfúrico para produzir sulfatos correspondentes. Embora algumas impurezas do clínquer possam ser removidas no processo de lixiviação, as impurezas restantes permanecem na solução de lixiviação, que precisa ser ainda mais purificada para garantir a qualidade do produto. A solução de lixiviação é purificada por alcalinização e remoção de cálcio, e alcalinização da solução de lixiviação com o agente alcalinizante leite de cal (contendo cao100-150g/L). O valor do pH é aumentado para 11-12, e magnésio e ferro são hidrolisados para precipitação de hidróxido. Em seguida, uma solução de carbonato de sódio (contendo Na2CO3 300g/L) é usada para reagir com sulfato de cálcio e produzir precipitação de carbonato de cálcio, de modo a remover o cálcio da solução lixiviante e o cálcio trazido pelo leite alcalino de limão. Após a separação líquido-sólido da polpa de remoção alcalina de cálcio, a solução obtida é a solução purificada, e a proporção cálcio-lítio é inferior a 9,6 × 10-4. O bolo filtrante é o resíduo de cálcio, que é devolvido à mistura da polpa para lixiviação. Evaporação e concentração da solução de purificação: devido à baixa concentração de sulfato de lítio e à baixa taxa de precipitação do lítio, a solução purificadora não pode ser usada diretamente para precipitação de lítio ou produção de cloreto de lítio. Primeiro, ajuste a solução de purificação para ph6-6,5 com ácido sulfúrico, depois evapore e concentre-a com um evaporador de três efeitos, de modo que a concentração de sulfato de lítio na solução possa atingir 200g/L (incluindo Li2O 60g/L). Após a solução concentrada ser separada por filtração sob pressão, o filtrado é a solução final para o próximo processo, e o bolo filtrante é o resíduo finalizado, que é devolvido à mistura de polpa para lixiviação.
(2) Seção de produção de carbonato de lítio
A solução final e a solução de carbonato de sódio (incluindo Na2CO3 300g/L) são adicionadas ao sumidouro de lítio por evaporação para o sumidouro de lítio por evaporação (temperatura constante 2h após a ebulição). Devido à baixa solubilidade do carbonato de lítio, a taxa de precipitação do lítio é de cerca de 85%. Após a precipitação de lítio, o carbonato de lítio grosso primário (contendo filtrado inferior a 10%) e o licor primário de precipitação de lítio foram separados por centrífuga enquanto estavam quentes. O licor-mãe da precipitação primária de lítio contém uma grande quantidade de sulfato de sódio e mais sulfato de lítio (cerca de 15% do total). O produto secundário grosso e o licor mãe secundário são obtidos adicionando solução de carbonato de sódio (incluindo Na2CO3 300g/L) para precipitação secundária de lítio. O licor mãe é neutralizado por ácido, ajustado pelo pH do hidróxido de sódio, e então o sulfato de sódio anidro e o licor mãe da análise de sódio são separados por cristalização por evaporação e centrifugação. O sulfato de sódio anidro é secado pelo fluxo de ar e embalado como sulfato de sódio como subproduto. O licor-mãe da análise de sódio é retornado ao licor-mãe primário. O primeiro carbonato grosso de lítio e o segundo líquido grosso de fixação contêm Na2SO4 e outras impurezas, e então são mexidos e lavados com água purificada a cerca de 90 °C. O líquido de lavar é enviado para a preparação de álcalis. Após a lavagem, o carbonato de lítio fino úmido é separado por centrífuga enquanto está quente e depois seco por um secador de infravermelho distante. Após a separação magnética, os restos de fio de ferro e outros objetos deixados pela secadora são removidos. Por fim, são esmagados pelo fluxo de ar, embalados e guardados.
O projeto aumenta principalmente a capacidade de produção de carbonato de lítio de grau para baterias. Do ponto de vista do processo geral de produção, carbonato de lítio grau para bateria e carbonato de lítio industrial são basicamente iguais. A diferença está nas diferentes condições de controle do processo de evaporação e deposição de lítio, ou seja, a gravidade específica da solução finalizada é determinada por hidrômetro quando a solução purificada é evaporada e concentrada, e a concentração de Li2O na solução finalizada é determinada por fotômetro de chama para garantir que a concentração final da solução final esteja dentro da faixa dos requisitos do processo; O método eletromagnético é usado na deposição de lítio O fluxímetro exibe as diferentes aberturas da válvula reguladora para controlar a velocidade de alimentação, e a velocidade do motor é ajustada pelo conversor de frequência para controlar a velocidade de mistura do agitador. As condições de controle de processo acima são todas as tecnologias essenciais da empresa.
(3) Seção de cloreto de lítio anidro
Após a reação, CaSO4 • 2H2O foi separado e enviado para processamento para produzir o produto CaSO4. Após a separação, obtém-se a solução diluída de LiCl. β - Al2O3 ativo, Na2CO3 e NaOH são adicionados por sua vez para remover SO42 -, Ca2+, Mg2+ e outras impurezas na solução diluída de LiCl. Após a evaporação e concentração, a concentração de LiCl é aumentada para 400-500g/L, e então é resfriada e filtrada para separar NaCl sólido e obter a solução concentrada de LiCl. A solução concentrada de LiCl era transportada para a chaleira refinada e adicionada ao agente refinado (tecnologia proprietária, componente inorgânico, sem metais pesados tóxicos e prejudiciais) e Na+ para substituir a reação. A razão Na+/LiCl no ponto final da reação foi controlada com menos de 30 ppm. Após a separação, o líquido acabado de LiCl foi obtido. Por fim, o líquido foi secado por spray para obter um produto uniforme de cloreto de lítio, livre de água. 2. Lista principal de equipamentos da linha de produção de carbonato de lítio, com produção anual de 5.000 toneladas.
 

Técnico

Nome do equipamento	Especificação	Número
Moinho de bolas	Ø1,83×6,4m	1
Cooler	Ø2,8/2,5×25m	1
Cooler	Ø2,4×18m	1
Forno rotativo	Ø2,8×50m	1
Forno acidificador	Ø2,6×25m	1