Procédé de production du carbonate de lithium dans un four rotatif

Introduction

Torréfaction de conversion : le concentré de spodumène est envoyé manuellement de l’entrepôt de concentré à l’élévateur à seaux puis soulevé jusqu’à l’entrepôt de concentré, puis ajouté à la queue du four rotatif au carbonate de lithium via le disque et l’alimenteur à vis. Le concentré est séché en utilisant le gaz à haute température dans la section préchauffée de la queue du four. Le concentré est transformé en β spodumène de type α (système monoclinique, densité 3150 kg/m3) à une température d’environ 1200 °C dans la section calcinante (système tétragonal, avec une densité de 2400 kg/m3, c’est-à-dire un matériau de cuisson), et un taux de conversion d’environ 98 %.
 

Spécification

Procédé de production du carbonate de lithium dans un four rotatif
(1) Section boulangerie
Torréfaction de conversion : le concentré de spodumène est envoyé manuellement de l’entrepôt de concentré à l’élévateur à seaux puis soulevé jusqu’à l’entrepôt de concentré, puis ajouté à la queue du four rotatif au carbonate de lithium via le disque et l’alimenteur à vis. Le concentré est séché en utilisant le gaz à haute température dans la section préchauffée de la queue du four. Le concentré est transformé en β spodumène de type α (système monoclinique, densité 3150 kg/m3) à une température d’environ 1200 °C dans la section calcinante (système tétragonal, avec une densité de 2400 kg/m3, c’est-à-dire un matériau de cuisson), et un taux de conversion d’environ 98 %.
Torréfaction acidificante : après refroidissement dans la section de refroidissement, la matière cuite est déchargée de la tête du four, puis elle est finement moulue à 0,074 mm par refroidissement naturel et moulin à billes, puis transportée dans la boîte à résidus du four de torréfaction acidificante, puis ajoutée au mélangeur acide par un alimentateur et un convoyeur à vis,  et mélangé avec de l’acide sulfurique concentré (plus de 93 %) dans une certaine proportion (l’acide sulfurique concentré est calculé comme 35 % de surplus de lithium-équivalent dans la matière cuite, et chaque tonne de matière cuite nécessite un acide sulfurique concentré d’environ 0,21 t). Ensuite, le β - spodumène dans le calcinateur réagit avec l’acide sulfurique, et l’ion hydrogène dans l’acide remplace le lithium-ion dans le β - spodumène,  de sorte que le Li2O et le SO42 du calciner peuvent être combinés en Li2SO4 soluble dans l’eau, et que le clinker acidifiant peut être obtenu.
Mélange, lessivation et lavage de la pâte : le clinker est refroidi et dilué pour dissoudre le sulfate de lithium soluble dans le clinker en phase liquide. Afin de réduire la corrosion de la solution à l’équipement de lixiviation, l’acide résiduel dans le clinker est neutralisé par une suspension calcaire, la valeur de pH est ajustée à 6,5-7,0, et la plupart des impuretés telles que le fer et l’aluminium sont éliminées simultanément. Le ratio liquide lixivié par rapport au solide est d’environ 2,5, et le temps de lessivation est d’environ 0,5h. Li2SO4 100g / L (Li2O 27g / L) est obtenu en filtrant et séparant la boue Li2SO4, et le gâteau filtrant est le résidu de lixiviation, avec une teneur en humidité d’environ 35 %. Afin de réduire la perte de lithium, le résidu lessivé est lavé par agitation inverse, et la solution de lavage est renvoyée dans la boue pour lixiviation.
Purification de la solution de lixiviation : en plus des métaux alcalins et de l’acide sulfurique, d’autres formes de fer, d’aluminium, de calcium et de magnésium réagissent avec l’acide sulfurique pour produire des sulfates correspondants. Bien que certaines impuretés du clinker puissent être éliminées lors du processus de lessivage, les impuretés restantes restent dans la solution de lixiviation, qui doit être purifiée davantage pour garantir la qualité du produit. La solution de lessivation est purifiée par alcalinisation et élimination du calcium, puis par alcalinisation de la solution de lixiviation avec l’agent alcalinisant lait de chaux (contenant 100-150 g / L). La valeur du pH est augmentée à 11-12, et le magnésium et le fer sont hydrolysés en précipitations hydroxydés. Ensuite, une solution de carbonate de sodium (contenant Na2CO3 300g/L) est utilisée pour réagir avec le sulfate de calcium afin de produire une précipitation de carbonate de calcium, afin d’éliminer le calcium de la solution de lessivation et le calcium apporté par le lait de chaux alcalin. Après la séparation liquide-solide de la boue d’élimination du calcium alcalin, la solution obtenue est la solution purifiée, et le rapport calcium-lithium est inférieur à 9,6 × 10-4. Le gâteau filtrant est le résidu de calcium, qui est retourné dans le mélange de la pulpe pour la lessivation. Évaporation et concentration de la solution de purification : en raison de la faible concentration de sulfate de lithium et du faible taux de précipitation du lithium, la solution de purification ne peut pas être utilisée directement pour la précipitation ou la production de chlorure de lithium. D’abord, ajustez la solution de purification à pH 6-6,5 avec de l’acide sulfurique, puis évaporez-la et concentrez-la avec un évaporateur à trois effets, afin que la concentration de sulfate de lithium dans la solution atteigne 200 g/L (y compris Li2O 60g/L). Après que la solution concentrée a été séparée par filtration sous pression, le filtrat est la solution finale pour le procédé suivant, et le gâteau filtrant est le résidu fini, qui est retourné dans le mélange en boue pour le lixiviage.
(2) Section de production du carbonate de lithium
La solution finale et la solution de soude (y compris Na2CO3 300g / L) sont ajoutées au puits de lithium d’évaporation pour le puits de lithium d’évaporation (température constante 2 h après l’ébullition). En raison de la faible solubilité du carbonate de lithium, le taux de précipitation du lithium est d’environ 85 %. Après la précipitation du lithium, le carbonate de lithium grossier primaire (contenant moins de 10 % de filtrat) et le liquide mère de précipitation primaire de lithium étaient séparés par centrifugeuse lorsqu’ils étaient chauds. Le liquide mère de la précipitation primaire de lithium contient une grande quantité de sulfate de sodium et une plus grande quantité de sulfate de lithium (environ 15 % du total). Le produit secondaire grossier et la liqueur mère secondaire sont obtenus en ajoutant une solution de soude (y compris Na2CO3 300g/L) pour la précipitation secondaire de lithium. L’alcool mère est neutralisé par un acide, ajusté par le pH de l’hydroxyde de sodium, puis le sous-produit sulfate de sodium anhydre et le liqueur mère de l’analyse du sodium sont séparés par cristallisation par évaporation et centrifugation. Le sulfate de sodium anhydre est séché par l’air et emballé sous forme de sulfate de sodium en sous-produit. Le liquide mère de l’analyse sodique est renvoyé au liquide mère principal. Le premier carbonate de lithium grossier et le second liquide d’attachement grossier contiennent du Na2SO4 et d’autres impuretés, puis ils sont remués et lavés avec de l’eau purifiée à environ 90 °C. Le liquide à lessive est envoyé à la préparation alcaline. Après le lavage, le carbonate de lithium fin et humide est séparé par centrifugeuse pendant qu’il est chaud, puis séché par un séchoir à infrarouge lointain. Après séparation magnétique, les bribes de fil de fer et autres objets laissés tomber par le sèche-linge sont retirés. Enfin, ils sont écrasés par le flux d’air, emballés et mis en stockage.
Le projet augmente principalement la capacité de production de carbonate de lithium de qualité batterie. Du point de vue du processus global de production, le carbonate de lithium de qualité batterie et le carbonate de lithium de qualité industrielle sont essentiellement identiques. La différence réside dans les différentes conditions de contrôle du procédé d’évaporation et de dépôt de lithium, c’est-à-dire que la densité spécifique de la solution finie est déterminée par l’hydromètre lorsque la solution purifiée est évaporée et concentrée, et la concentration de Li2O dans la solution finie est déterminée par un photomètre à flamme pour garantir que la concentration au point final de la solution finale reste dans la plage des exigences du procédé ; La méthode électromagnétique est utilisée lors du dépôt de lithium Le débitmètre affiche les différentes ouvertures de la vanne de régulation pour contrôler la vitesse d’alimentation, et la vitesse du moteur est ajustée par le convertisseur de fréquence pour contrôler la vitesse de mélange de l’agitateur. Les conditions de contrôle des procédés ci-dessus sont toutes des technologies clés de l’entreprise.
(3) Section au chlorure de lithium anhydre
Après la réaction, CaSO4 • 2H2O a été séparé et envoyé en traitement pour produire le produit CaSO4. Après séparation, on obtient la solution diluée de LiCl. β - Al2O3 actif, Na2CO3 et NaOH sont ajoutés à tour de rôle pour éliminer SO42 -, Ca2 +, Mg2+ et d’autres impuretés dans la solution diluée de LiCl. Après évaporation et concentration, la concentration de LiCl est augmentée à 400-500 g/L, puis elle est refroidie et filtrée pour séparer le NaCl solide afin d’obtenir la solution concentrée de LiCl. La solution concentrée de LiCl était transportée dans la bouilloire raffinée et ajoutée à l’agent raffiné (technologie propriétaire, composant inorganique, sans métaux lourds toxiques et nocifs) et au Na+ pour remplacer la réaction. Le rapport Na+/LiCl au point final de la réaction était contrôlé à moins de 30 ppm. Après séparation, le liquide fini LiCl a été obtenu. Enfin, le liquide a été séché par pulvérisation pour obtenir un produit homogène à base de chlorure de lithium sans eau. 2. Liste principale des équipements de la chaîne de production de carbonate de lithium avec une production annuelle de 5000 tonnes.
 

Technique

Nom de l’équipement	Spécification	Nombre
Moulin à boules	Ø1,83×6,4m Rs	1
Refroidisseur	Ø2,8/2,5×25m	1
Refroidisseur	Ø2,4×18m	1
Four rotatif	Ø2,8×50m	1
Four d’acidification	Ø2,6×25m	1