碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程

碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程是將鋰精礦進(jìn)行轉(zhuǎn)型焙燒、酸化焙燒、浸取、凈化處理、濃縮處理、沉鋰處理、清洗、干燥處理、粉碎、包裝加工而成。具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,充分利用資源,成本低等特點(diǎn)。適宜鋰離子電池原材料的生產(chǎn)應(yīng)用。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程的基本原理是在于硫酸與鋰輝石在250~300℃下發(fā)生置換反應(yīng)，生成硫酸鋰。這一反應(yīng)只能發(fā)生于結(jié)構(gòu)較為疏松的鋰輝石，先將選礦獲得的鋰輝石精礦，在回轉(zhuǎn)窯中高溫焙燒，冷卻后與足量的硫酸混合，送入250℃酸化回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行硫酸焙燒。冷卻后水浸，加石灰石控制PH值，得到含10%左右的粗鋰液，用石灰調(diào)PH至11，加碳酸鈉除鈣、鎂、鐵、鋁等雜質(zhì)。清液蒸發(fā)稱含20左右的硫酸鋰凈化液，加入碳酸鈉沉淀成碳酸鋰。離心脫水，得到碳酸鋰產(chǎn)品，回收率在90%左右。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)碳酸鋰收率較高，將鋰輝石與硫酸鹽混合燒結(jié)生產(chǎn)，在一定溫度下混合燒結(jié)，經(jīng)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)后，所配入的硫酸鹽中的金屬元素，將礦石中鋰置換生成可溶性的硫酸鹽，主要雜質(zhì)則生成難溶于水的化合物，然后將燒結(jié)后的熟料浸出分離，鋰離子進(jìn)入溶液，經(jīng)凈化、濃縮、沉淀后得到碳酸鋰產(chǎn)品。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰的方法有兩種：一是采用傳統(tǒng)的鋰礦石，如鋰輝石、鋰云母等生產(chǎn)，二是采用含鋰鹵水，如鹽湖鹵水、地下鹵水等生產(chǎn)。產(chǎn)品中均含有一定量的水溶性雜質(zhì)和水不溶性雜質(zhì)，不能滿足電池級(jí)微粉碳酸鋰質(zhì)量要求，需要精制處理。根據(jù)原料的性質(zhì)及雜質(zhì)的種類，可采用不同的精制方法除去雜質(zhì)。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程有如下幾種：1、碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程-硫酸法生產(chǎn)工藝流程介紹：硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰收率較高，并可處理Li2O含量?jī)H1.0～1.5％的礦石。但是相當(dāng)數(shù)量的硫酸和純堿變成了價(jià)值較低的Na2SO4，應(yīng)盡可能降低硫酸的配量。此方法最大優(yōu)點(diǎn)是浸取燒結(jié)所得的溶液中含有110～150g/L硫酸鋰，經(jīng)過浸取即可得到比較純凈的溶液。硫酸法也可用來處理鋰云母和磷鋁石。2、碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程--鋰輝石與硫酸鹽混合燒結(jié)法生產(chǎn)工藝流程介紹：將鋰輝石精礦與K2SO4(或CaSO4或兩者混合物)，在一定溫度下混合燒結(jié)，經(jīng)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)后，所配人的硫酸鹽中的金屬元素將礦石中鋰置換生成可溶性的硫酸鹽，主要雜質(zhì)則生成難溶于水的化合物，然后將燒結(jié)后的熟料浸出分離，鋰離子進(jìn)人溶液，經(jīng)凈化、濃縮、沉淀后得到碳酸鋰產(chǎn)品。在處理鋰輝石時(shí)，先使α-型轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)較疏松、易反應(yīng)的β-型。這種相變實(shí)際上是結(jié)合在燒結(jié)過程中同時(shí)進(jìn)行的。鋰輝石與硫酸鹽混合燒結(jié)法優(yōu)點(diǎn)是：具有通用性，能分解所有的鋰礦石。缺點(diǎn)是：生產(chǎn)過程中，若使用K2SO4作為硫酸鹽，會(huì)消耗大量的鉀鹽，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品也常被鉀污染。3、碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程--碳酸鈉加壓浸出法生產(chǎn)工藝流程介紹：碳酸鈉加壓浸出法工藝過程是：（1）將鋰輝石加工制得的β-鋰輝石，粉碎研磨至平均粒度為0.074mm；（2）按Li2O量配比加入3.5～7倍碳酸鈉混勻，在反應(yīng)器中于200℃加壓浸出，并通入CO2氣體，即生成可溶性LiHCO3；（3）過濾除去殘?jiān)ǚ惺?，加熱?5℃逐出CO2，經(jīng)沉淀、過濾、濾餅烘干，制備出碳酸鋰產(chǎn)品。碳化法工藝制取碳酸鋰優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)工藝中中省掉了產(chǎn)品洗滌和析鈉工序，簡(jiǎn)化了操作，節(jié)約了能耗。因此，采用碳化法工藝優(yōu)于硫酸法。4、碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程--氯化焙燒法生產(chǎn)工藝流程介紹：氯化焙燒法生產(chǎn)工藝流程主要是利用氯化劑使礦石中的鋰及其它有價(jià)金屬轉(zhuǎn)化為氯化物進(jìn)行提取的。氯化焙燒法生產(chǎn)工藝有兩種：一種是中溫氯化法。在低于堿金屬氯化物沸點(diǎn)的溫度下制得含氯化物的燒結(jié)塊，經(jīng)過溶出使之與雜質(zhì)分離；另一種是高溫氯化或氯化揮發(fā)焙燒。在高于其沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行焙燒，使氯化物成為氣態(tài)揮發(fā)出來與雜質(zhì)分離。這兩種方法都可用來處理各種含鋰礦石。氯化劑為鉀、鈉、銨和鈣的氯化物。氯化焙燒法優(yōu)點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單，不消耗貴重試劑。缺點(diǎn)是：LiCl的收集較難，爐氣腐蝕性強(qiáng)。5、碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程--石灰石焙燒法生產(chǎn)工藝流程介紹：石灰石焙燒法生產(chǎn)工藝流程的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性很普遍，因?yàn)樗m用于分解幾乎所有的鋰礦物。反應(yīng)過程不需要稀缺的試劑(分解時(shí)使用天然產(chǎn)物——石灰石)；可以利用媒、石油或煤氣作燃料。缺點(diǎn)是浸出液中鋰含量低，蒸發(fā)能耗大，鋰的回收率較低，并且浸取以后得到的礦泥有凝聚性，給設(shè)備的維護(hù)帶來了困難。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程以鋰輝石為原料生產(chǎn)碳酸鋰，工業(yè)上比較成熟的工藝是硫酸法生產(chǎn)工藝。此工藝的基本原理是在于硫酸與鋰輝石在250~300℃下發(fā)生置換反應(yīng)，生成硫酸鋰。這一反應(yīng)只能發(fā)生于結(jié)構(gòu)較為疏松的鋰輝石，先將選礦獲得的鋰輝石精礦，在回轉(zhuǎn)窯中高溫焙燒，冷卻后與足量的硫酸混合，送入250℃酸化回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行硫酸焙燒。冷卻后水浸，加石灰石控制PH值，得到含10%左右的粗鋰液，用石灰調(diào)PH至11，加碳酸鈉除鈣、鎂、鐵、鋁等雜質(zhì)。清液蒸發(fā)稱含20左右的硫酸鋰凈化液，加入碳酸鈉沉淀成碳酸鋰。離心脫水，得到碳酸鋰產(chǎn)品，回收率在90%左右。硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰收率較高，將鋰輝石與硫酸鹽混合燒結(jié)生產(chǎn)，在一定溫度下混合燒結(jié)，經(jīng)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)后，所配入的硫酸鹽中的金屬元素，將礦石中鋰置換生成可溶性的硫酸鹽，主要雜質(zhì)則生成難溶于水的化合物，然后將燒結(jié)后的熟料浸出分離，鋰離子進(jìn)入溶液，經(jīng)凈化、濃縮、沉淀后得到碳酸鋰產(chǎn)品。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程工作原理：將含Li2O6％鋰輝石精礦在1070～1100℃溫度下加熱，由α型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦汀鋰輝石與按理論計(jì)算過量40％的硫酸混合，并在250～300℃溫度下焙燒。焙燒料用水浸出，液固比為1．5～2，溫度為80℃，凈浸時(shí)間30min，物料細(xì)度0．074mm(+200目)占10％～15％。浸出料漿進(jìn)行過濾，濾渣經(jīng)4～5次反向洗滌后送渣場(chǎng)。浸出液加純堿在常溫下除去鈣、鎂、硅、鐵等雜質(zhì)后，由含Li2O50～60g／l。濃縮至180～200g／L。濃縮液加入按理論計(jì)算過量系數(shù)為1．05的純堿，在95℃溫度下攪拌沉淀碳酸鋰。粗碳酸鋰用95℃純水洗滌后，于350℃下干燥。沉鋰母液回收硫酸鈉后再返回蒸發(fā)過程進(jìn)一步回收鋰。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程主要設(shè)備性能：回轉(zhuǎn)窯分別用于鋰輝石精礦轉(zhuǎn)型焙燒及硫酸化焙燒，用重油或燃?xì)庵苯蛹訜帷Ｓ糜谵D(zhuǎn)型焙燒的回轉(zhuǎn)窯計(jì)算，可按熟料單位實(shí)際產(chǎn)能為20～30kg／(m2．h)估計(jì)，亦可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：G=1．675D2.29式中G為窯產(chǎn)能，t／h；D為窯內(nèi)徑，m。用于硫酸化焙燒的回轉(zhuǎn)窯計(jì)算可按酸化料單位實(shí)際產(chǎn)能為82～95kg／(m2．h)估計(jì)，亦可用下列公式計(jì)算：G=3．015D2.762式中G為窯產(chǎn)能，t／h；D為窯內(nèi)徑，m。浸出料漿的過濾，生產(chǎn)中均采用外濾式轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)，常用規(guī)格按過濾面積計(jì)為20～100m2，其生產(chǎn)產(chǎn)能按濾渣(干基)計(jì)為200～220kg／(m2．h)。蒸發(fā)器用于濃縮沉鋰用的凈化液，生產(chǎn)中采用的是自然循環(huán)外加熱式。三效真空蒸發(fā)，按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)蒸發(fā)強(qiáng)度為15～20kg／(m2．h)，蒸發(fā)每公斤水的蒸汽耗量為0．4～0．45kg。紅外干燥機(jī)，其型式為國(guó)產(chǎn)LH-1、LH-3型，實(shí)際生產(chǎn)能力為300kg／h，亦有的采用渦輪式干燥機(jī)，其生產(chǎn)能力為2～3t／h。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程車間配置：按生產(chǎn)特點(diǎn)，分火法(轉(zhuǎn)型焙燒及硫酸化焙燒)和濕法(浸出過濾、凈化、蒸發(fā)、沉鋰、產(chǎn)品干燥、包裝和母液回收)分區(qū)布置。濕法部分為從母液中回收硫酸鈉，其產(chǎn)量比主產(chǎn)品約多一倍，溶液腐蝕性強(qiáng)，宜與產(chǎn)品生產(chǎn)工序分開布置?；剞D(zhuǎn)窯尾氣及凈化、沉鋰、硫酸鈉回收等工序均宜配置于高層。轉(zhuǎn)型焙燒要排出含塵煙氣、硫酸化焙燒的煙氣中含有二氧化硫，配置時(shí)要考慮風(fēng)向?qū)穹ú糠趾椭車h(huán)境的影響。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程技術(shù)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)型焙燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)凈化處理其含塵量達(dá)到150mg／m3以下后排放；硫酸化焙燒產(chǎn)生的煙氣含有二氧化硫尾氣須經(jīng)凈化后達(dá)到250mg／m3以下方能放空；煙氣洗水須凈化處理后排放；為了保證生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量、回轉(zhuǎn)窯不變形和較好的轉(zhuǎn)化率及浸出率，火法部分不能停電及停水；沉鋰母液及含硫酸鈉溶液對(duì)一般廠房的混凝土結(jié)構(gòu)有較大的腐蝕性，需采取防腐措施。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程以工業(yè)級(jí)碳酸鋰為原料生產(chǎn)高純碳酸鋰，有苛化法、電解法、氫化分解法等?？粱ㄊ菍⒐I(yè)碳酸鋰用石灰苛化，經(jīng)除雜處理后轉(zhuǎn)化成氫氧化鋰，再用二氧化碳碳化制取高純碳酸鋰；電解法是用鹽酸處理工業(yè)碳酸鋰，除去酸不溶物和鈣鎂等雜質(zhì)后，通過電解制得高純氫氧化鋰溶液，之后，利用二氧化碳碳化法制取高純碳酸鋰；氫化分解法是將碳酸鋰轉(zhuǎn)化成溶解度較大的碳酸氫鋰，而大部分雜質(zhì)(如Ca2+、Mg2+等)不被氫化，以不溶性碳酸鹽的形式通過過濾除去，然后加熱碳酸氫鋰溶液制得高純碳酸鋰。碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)分析：1、第一代碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)：石灰石焙燒法具有工藝操作簡(jiǎn)單、原料價(jià)格相對(duì)較低等幾方面優(yōu)勢(shì)，由于受到諸多因素的影響，存在著蒸發(fā)環(huán)節(jié)能源消耗高、鋰資源回收率相對(duì)較低、浸出液鋰含量低以及石灰石配比相對(duì)較高等缺點(diǎn)。硫酸法提鋰具有能源消耗相對(duì)較低、物料流通量小以及生產(chǎn)效率高等一系列應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，尤其是在操作過程中，液固相易混合較為均勻，使得提鋰工藝中浸出液內(nèi)鋰含量高，鋰的回收率也較高。但在該工藝中硫酸、碳酸鈉等輔助材料消耗量較大，能耗較高，工作環(huán)境較差等不足。2、第二代碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)：冷凍析出十水硫酸鈉的工藝可用于氫氧化鋰生產(chǎn)，也可應(yīng)用于碳酸鋰沉鋰母液的處理，即為“冷析”工藝，不再熱析處理沉鋰母液。由于沉鋰母液中含有飽和碳酸鋰和過量的純堿，經(jīng)冷析后的母液（析鈉母液）利用碳酸鋰的反溶解度（溶解度隨溫度升高而降低）特點(diǎn)，升溫析出碳酸鋰，析出碳酸鋰后的母液（熱析母液）主要成分為碳酸鈉，可循環(huán)使用，節(jié)省了傳統(tǒng)工藝中碳酸鈉的消耗及因中和碳酸根消耗的硫酸。此外由于冷析時(shí)硫酸鈉帶走了十個(gè)結(jié)晶水使母液得到了濃縮并由硫酸鈉帶走了部分雜質(zhì)，使熱析的碳酸鋰品質(zhì)能夠與初級(jí)沉鋰的碳酸鋰品質(zhì)一致，提高了一次性沉鋰收率。二代技術(shù)相較于一代技術(shù)有了很大的進(jìn)步，突出表現(xiàn)在過程簡(jiǎn)化、成本降低、鋰收率提高、酸堿等消耗減少。3、第三代碳酸鋰生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)：生產(chǎn)工藝可實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化控制，化學(xué)計(jì)量更加精確，硫酸、碳酸鈉或氫氧化鈉等