碳酸鋰生產(chǎn)工藝

一、焙浸工段

轉(zhuǎn)化焙燒：鋰輝石精礦從精礦庫人工送至斗式提升機(jī)提升至精礦倉，再經(jīng)圓盤給料機(jī)和螺旋給料機(jī)加入碳酸鋰回轉(zhuǎn)窯窯尾，利用窯尾預(yù)熱段高溫氣體干燥精礦，精礦在煅燒段約1200℃左右的溫度下進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)化焙燒，由α型(單斜晶系，密度3150kg/m3)轉(zhuǎn)化為β型鋰輝石（四方晶系，密度2400kg/m3，即焙料），轉(zhuǎn)化率約98%。

酸化焙燒：焙料經(jīng)冷卻段降溫后由窯頭出料，再經(jīng)自然冷卻和球磨機(jī)研磨細(xì)到0.074mm粒級在90%以上后，輸送到酸化焙燒窯尾礦倉，再經(jīng)給料機(jī)和螺旋輸送機(jī)加入混酸機(jī)中與濃硫酸(98%以上)按一定比例(濃硫酸按焙料中鋰當(dāng)量過剩35%計，每噸焙料需濃硫酸約0.21t)混合均勻后，加入酸化焙燒室中，在250～300℃左右的溫度下進(jìn)行密閉酸化焙燒30～60min，焙料中β型鋰輝石同硫酸反應(yīng)，酸中氫離子置換β型鋰輝石中的鋰離子，使其中的Li2O與SO42-結(jié)合為可溶于水的Li2SO4，得到酸化熟料。

調(diào)漿浸出和洗滌：熟料經(jīng)冷卻漿化，使熟料中可溶性硫酸鋰溶入液相，為減輕溶液對浸出設(shè)備的腐蝕，用石灰石粉漿中和熟料中的殘酸，將pH值調(diào)至6.5～7.0，并同時除去大部分鐵、鋁等雜質(zhì)，浸出液固比約2.5，浸出時間約0.5h。浸出料漿經(jīng)過濾分離得到浸出液，約含Li2SO4 100g/L(Li2O 27g/L)，濾餅即為浸出渣，含水率約35%。浸出渣附著液中含硫酸鋰，為減少鋰損失，浸出渣經(jīng)逆向攪拌洗滌，洗液再返回調(diào)漿浸出。

浸出液凈化：焙料在酸化焙燒時，除堿金屬能和硫酸起反應(yīng)生產(chǎn)可溶性的相應(yīng)硫酸鹽外，其他的鐵、鋁、鈣、鎂等也與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)相應(yīng)的硫酸鹽。在浸出過程中雖能除去熟料中的部分雜質(zhì)，但其余雜質(zhì)仍留在浸出液中，需繼續(xù)凈化除去，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。浸出液凈化采用堿化除鈣法，用堿化劑石灰乳(含CaO100～150g/L)堿化浸出液，將pH值提高至11～12，使鎂、鐵水解成氫氧化物沉淀。再用碳酸鈉溶液(含Na2CO3 300g/L)與硫酸鈣反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈣沉淀，從而除去浸出液中的鈣和堿化劑石灰乳帶入的鈣。堿化除鈣料漿經(jīng)液固分離，所得溶液即為凈化液，鈣鋰比小于9.6×10－4，濾餅即為鈣渣，返回調(diào)漿浸出。

凈化液蒸發(fā)濃縮：凈化液因硫酸鋰濃度低，鋰沉淀率低，不能直接用于鋰沉淀或制氯化鋰，需先用硫酸將凈化液調(diào)至pH6～6.5，經(jīng)三效蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，使?jié)饪s液中硫酸鋰濃度達(dá)200g/L(含Li2O 60g/L)。濃縮液經(jīng)壓濾分離，濾液即完成液供下工序使用，濾餅即完渣返回調(diào)漿浸出。

二、碳酸鋰生產(chǎn)工段

完成液與純堿液(含Na2CO3 300g/L)加入蒸發(fā)沉鋰槽中，進(jìn)行蒸發(fā)沉鋰(沸騰后恒溫2h)，因碳酸鋰溶解度小而沉淀下來，鋰沉淀率約85%。鋰沉淀后用離心機(jī)趁熱分離出一次粗碳酸鋰(含濾液小于10%)和一次沉鋰母液。

一次沉鋰母液中含大量硫酸鈉和較高硫酸鋰(約占總量的15%)，加入純堿液(含Na2CO3 300g/L)進(jìn)行二次沉鋰，得二次粗品和二次母液，母液經(jīng)酸中和，氫氧化鈉調(diào)pH后，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、離心分離出副產(chǎn)品無水硫酸鈉和析鈉母液，無水硫酸鈉經(jīng)氣流干燥、包裝得副產(chǎn)品元明粉。析鈉母液返回調(diào)配一次母液。

一次粗碳酸鋰和二次粗品附著液含Na2SO4等雜質(zhì)，再用凈水于90℃左右進(jìn)行攪洗，洗液送去配堿，洗滌后用離心機(jī)趁熱分離出濕的精碳酸鋰，再經(jīng)遠(yuǎn)紅外線干燥機(jī)烘干，磁選除去干燥機(jī)脫落的鐵絲屑等雜物，后經(jīng)氣流粉碎、包裝入庫。

本項目主要新增電池級碳酸鋰生產(chǎn)能力。從整體生產(chǎn)工藝看，電池級碳酸鋰和工業(yè)級碳酸鋰基本一致，區(qū)別在于蒸發(fā)和沉鋰兩個工段工藝控制條件不同，即凈化液蒸發(fā)濃縮時通過比重計測定終點(diǎn)完成液的比重和通過火焰光度計測定完成液中Li2O濃度以保證完成液終點(diǎn)濃度在工藝要求范圍內(nèi)；沉鋰時通過電磁流量計顯示調(diào)節(jié)閥門的不同開度控制加料速度，通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制攪拌器的攪拌速度。上述工藝控制條件均屬公司關(guān)鍵技術(shù)。

三、無水氯化鋰工段

焙浸工段得到的完成液與氯化鈣溶液進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分離得到CaSO4·2H2O送去加工制得CaSO4產(chǎn)品。分離后得到LiCl稀溶液，依次加入β型-活性Al2O3、Na2CO3和NaOH溶液，去除LiCl稀溶液中的SO42-、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮將LiCl濃度提高到400～500g/L后，進(jìn)行冷卻過濾，分離出固體NaCl，得到LiCl濃溶液。LiCl濃溶液輸送到精制釜中，并加入公司自產(chǎn)的精制劑(公司專利技術(shù)，無機(jī)組分，不含有毒有害重金屬)與Na+進(jìn)行置換反應(yīng)，控制反應(yīng)終點(diǎn)溶液中Na+/LiCl比值小于30ppm，經(jīng)過分離后得到LiCl完成液，將完成液進(jìn)行噴霧干燥后得到顆粒均勻的無水氯化鋰產(chǎn)品。

碳酸鋰焙燒生產(chǎn)工藝流程圖（物料：鋰輝石）

碳酸鋰焙燒生產(chǎn)線工藝（物料：鋰云母）