Four rotatif utilisé pour la production de batteries au lithium à partir de carbonate de lithium

Introduction

Grillage de conversion : le concentré de spodumène est envoyé manuellement du silo à concentré via l'élévateur à godets vers le silo à concentré, puis ajouté à la queue du four rotatif à carbonate de lithium via le distributeur à disque et le doseur à vis. Le gaz à haute température de la section de préchauffage des gaz de queue sèche le concentré, qui est cristallisé et calciné à une température d'environ 1200 °C dans la section de calcination, et est converti en spodumène de type β à partir de α (système monoclinique, densité 3150 kg/m3). Le système tétragonal a une densité de 2400 kg/m3, c'est-à-dire un matériau de cuisson, et le taux de conversion est d'environ 98 %.

Technique

Processus de production de carbonate de lithium
Section de cuisson
Grillage de conversion : le concentré de spodumène est envoyé manuellement du bassin de concentré à l'élévateur à godets vers le silo à concentré, puis ajouté à la queue du four rotatif à carbonate de lithium via le distributeur à disque et le doseur à vis, et préchauffé par la queue du four. Le gaz à haute température de la section sèche le concentré, qui est cristallisé et calciné à une température d'environ 1200 °C dans la section de calcination, et est converti en spodumène de type β à partir de α (système monoclinique, densité 3150 kg/m3) (système tétragonal) dont la densité est de 2400 kg/m3, c'est-à-dire le matériau de cuisson, et le taux de conversion est d'environ 98 %.
Grillage d'acidification : après refroidissement du matériau refroidi dans la section de refroidissement, il est déchargé de la tête du four, puis finement broyé à 0,074 mm dans le refroidissement naturel et le broyeur à boulets à plus de 90 %, puis transporté vers le silo de résidus du four de grillage d'acidification, puis via le doseur et le convoyeur à vis, il est ajouté à la machine d'acide mixte avec de l'acide sulfurique concentré (93 % ou plus) dans un certain rapport (acide sulfurique concentré en excès de 35 % de l'équivalent lithium dans le matériau de cuisson, environ 0,21 t d'acide sulfurique concentré par tonne de matériau de cuisson), puis ajouté dans la chambre de grillage d'acidification, où un grillage d'acidification fermé est effectué à une température d'environ 250 à 300 °C pendant 30 à 60 min. Le spodumène de type β dans la cuisson réagit avec l'acide sulfurique, et les ions hydrogène de l'acide remplacent les ions lithium dans le spodumène de type β. Li2O se combine avec SO42- pour former du Li2SO4 soluble dans l'eau, obtenant ainsi du clinker acidifié.
Lixiviation et lavage en suspension : le clinker est refroidi et mis en suspension pour dissoudre le sulfate de lithium soluble dans le clinker dans la phase liquide. Pour réduire la corrosion de la solution sur l'équipement de lixiviation, la suspension de calcaire est utilisée pour neutraliser l'acide résiduel dans le clinker afin d'ajuster le pH. Ajusté à 6,5 ~ 7,0, et en même temps éliminer la plupart des impuretés de fer, d'aluminium et autres, le rapport solide-liquide de la solution de lixiviation est d'environ 2,5, et le temps de lixiviation est d'environ 0,5 h. La suspension de lixiviation est séparée par filtration pour obtenir une solution de lixiviation contenant environ 100 g/L de Li2SO4 (Li2O 27 g/L), et le gâteau de filtration est le résidu de lixiviation, avec une teneur en eau d'environ 35 %. Du sulfate de lithium est contenu dans le liquide adhérant au résidu de lixiviation. Pour réduire la perte de lithium, le résidu de lixiviation est lavé par agitation inverse, et le liquide de lavage est renvoyé dans la suspension pour lixiviation.
Purification du lixiviat : lors du grillage d'acidification du matériau de cuisson, en plus des métaux alcalins qui peuvent réagir avec l'acide sulfurique pour produire le sulfate correspondant soluble, d'autres éléments comme le fer, l'aluminium, le calcium, le magnésium, etc., réagissent également avec l'acide sulfurique pour produire le sulfate correspondant. Bien que certaines impuretés du clinker puissent être éliminées pendant le processus de lixiviation, les impuretés restantes demeurent dans le lixiviat et doivent être purifiées davantage pour garantir la qualité du produit. La purification du lixiviat est effectuée par la méthode de décalcification alcaline, en alcalinisant le lixiviat avec un agent alcalinisant, le lait de chaux (contenant CaO 100-150 g/L), et en élevant le pH à 11-12 pour hydrolyser le magnésium et le fer en précipités d'hydroxyde. Ensuite, une solution de carbonate de sodium (contenant Na2CO3 300 g/L) réagit avec le sulfate de calcium pour produire un précipité de carbonate de calcium, éliminant ainsi le calcium du lixiviat et le calcium introduit par l'agent alcalinisant, le lait de chaux. La suspension de décalcification alcaline est séparée par séparation liquide-solide, et la solution obtenue est un liquide purifié. Le rapport calcium/lithium est inférieur à 9,6×10-4, et le gâteau de filtration est le résidu de calcium, qui est renvoyé dans la suspension pour lixiviation.
Évaporation et concentration du liquide purifié : le liquide purifié a une faible concentration de sulfate de lithium et un faible taux de précipitation du lithium. Il ne peut pas être utilisé directement pour la précipitation du lithium ou le chlorure de lithium. Il est nécessaire d'ajuster d'abord le pH du liquide purifié à 6-6,5 avec de l'acide sulfurique, puis de l'évaporer et de le concentrer à l'aide d'un évaporateur à triple effet. La concentration de sulfate de lithium dans le concentré est de 200 g/L (contenant Li2O 60 g/L). Le liquide concentré est séparé par filtration sous pression, et le filtrat est utilisé pour alimenter l'étape suivante, et le gâteau de filtration est renvoyé dans la suspension pour lixiviation.
2 Section de production de carbonate de lithium
Le liquide de finition et la lessive pure (contenant Na2CO3 300 g/L) ont été ajoutés au réservoir de lithium évaporant pour effectuer la précipitation évaporative du lithium (température constante après ébullition pendant 2 h), et le précipité a été précipité en raison de la faible solubilité du carbonate de lithium, et le taux de précipitation du lithium était d'environ 85 %. Après la précipitation du lithium, le carbonate de lithium brut (contenant moins de 10 % de filtrat) et la liqueur mère primaire de précipitation du lithium ont été séparés par une centrifugeuse.
La solution primaire de lithium liquide contient une grande quantité de sulfate de sodium et un sulfate de lithium plus élevé (environ 15 % du montant total), et la solution alcaline pure (contenant Na2CO3 300 g/L) est ajoutée pour effectuer la deuxième précipitation du lithium afin d'obtenir le deuxième produit brut et la deuxième liqueur mère. Après neutralisation acide et ajustement du pH avec de l'hydroxyde de sodium, le sous-produit sulfate de sodium anhydre et la liqueur mère de précipitation du sodium sont séparés par évaporation et centrifugation, et le sulfate de sodium anhydre est séché par flux d'air et conditionné pour obtenir le sous-produit poudre de Yuanming. La liqueur mère de sodium est renvoyée dans la liqueur mère une fois.
Le carbonate de lithium brut primaire et le produit brut secondaire contiennent des impuretés telles que Na2SO4 dans le liquide adhérent, puis sont agités avec de l'eau purifiée à environ 90 °C, et le liquide de lavage est envoyé à l'alcali. Après lavage, le carbonate de lithium humide est séparé par une centrifugeuse, puis le carbonate de lithium humide est séché par le séchoir infrarouge lointain, la séparation magnétique élimine les débris de fer et autres détachés du séchoir, et enfin il est broyé par flux d'air et conditionné pour être stocké en entrepôt.
Ce projet ajoute principalement une capacité de production de carbonate de lithium de qualité batterie. Du point de vue du processus de production global, le carbonate de lithium de qualité batterie et le carbonate de lithium de qualité industrielle sont fondamentalement les mêmes ; la différence réside dans les conditions de contrôle du processus des deux sections d'évaporation et de précipitation du lithium, c'est-à-dire que la densité du liquide et le passage de la flamme sont mesurés par l'hydromètre lorsque le liquide de purification est concentré par évaporation. Le photomètre mesure la concentration de Li2O dans le liquide pour garantir que la concentration du liquide fini est dans les exigences du processus. Lors de l'utilisation du lithium, le débitmètre électromagnétique affiche différentes ouvertures de la vanne de régulation pour contrôler la vitesse d'alimentation, et la vitesse du moteur est contrôlée par le variateur de fréquence pour contrôler la vitesse d'agitation de l'agitateur. Les conditions de contrôle du processus ci-dessus sont toutes des technologies clés de l'entreprise.
3 sections de chlorure de lithium anhydre
Le liquide de finition obtenu dans la section de cuisson subit une réaction de métathèse avec la solution de chlorure de calcium. Après la réaction, CaSO4•2H2O est séparé et envoyé pour obtenir un produit CaSO4. Après séparation, une solution diluée de LiCl est obtenue, et de l'Al2O3 actif de type β, du Na2CO3 et une solution de NaOH sont ajoutés successivement pour éliminer les impuretés telles que SO42-, Ca2+ et Mg2+ dans la solution diluée de LiCl, puis la concentration de LiCl est augmentée à 400-500 g/L par évaporation et concentration. Une filtration par refroidissement est effectuée, et du NaCl solide est séparé pour obtenir une solution concentrée de LiCl. La solution concentrée de LiCl est transportée vers le réservoir de raffinage et la préparation raffinée produite par l'entreprise (technologie brevetée de l'entreprise, composants inorganiques, ne contenant pas de métaux lourds toxiques et nocifs) est substituée avec Na+ pour contrôler le rapport Na+/LiCl dans la solution finale à moins de 30 ppm. Après séparation, un liquide de finition LiCl est obtenu, et enfin, le liquide fini est séché par pulvérisation pour obtenir un produit de chlorure de lithium anhydre uniforme.