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锂云母怎样生产碳酸锂?带您探究锂云母生产碳酸锂工艺

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发表日期: 2022-08-22 文章来源: 郑矿机器 阅读次数:

随着工业化的生产,以及锂电池行业发展迅速,针对碳酸锂的需求供不应求,多地更是出现一锂难求的现状,现代工业的发展对锂产品需求旺盛 ,除了在新能源汽车的核心部件锂电池方面的应用,锂产品在现代工业中同样具有重要的地位,在电池工业、陶瓷业、玻璃业、铝工业、润滑剂、医药、制冷剂、核工业及光电行业等新能源、新材料领域有广泛的应用,尤其是在特种工程塑料、玻璃陶瓷和有机合成等领域需求旺盛,成为锂产品行业主要增长点。随着技术的进步,锂产品的应用范围不断扩大,需求保持较快增长,行业发展前景广阔。

目前国内生产碳酸锂的主要原料有来自江西宜春地区的锂云母、新疆可可托海、四川西北部地区的锂辉石制碳酸锂的工艺,本文主要讲述锂云母生产碳酸锂工艺如下:

锂云母物料性质

锂云母又称"鳞云母",常含铷、铯等。单斜晶系。常呈细鳞片状集合体。淡紫色,有时黄绿色。玻璃光泽。主要见于伟晶岩中,也见于云英岩和高温热液脉中,是提取锂的矿物原料。

锂云母是较常见的锂矿物,是提炼锂的重要矿物。化学成分为KLi1.5Al1.5\(OH,F)2。它是钾和锂的基性铝硅酸盐,属云母类矿物中的一种。锂云母一般只产在花岗伟晶岩中,颜色为紫和粉色并可浅至无色,具有珍珠光泽,呈短柱体、小薄片集合体或大板状晶体。

锂云母

硬度2-3,比重2.8-2.9,底面解理完全。颜色为紫和粉色并可浅至无色,具有珍珠光泽,呈短柱体、小薄片集合体或大板状晶体。锂云母具有云母一般的解理和紫到粉红的颜色。熔化时,可以发泡,并产生深红色的锂焰。不溶于酸,但在熔化之后,亦可受酸类的作用。锂云母是提取稀有金属锂的主要原料之一。

锂云母含锂量一般在1~3%左右,产地主要在江西的宜春一带,是我国自主锂矿开采的优质资源。

锂云母生产碳酸锂工艺

锂云母生产碳酸锂焙烧工段

(1)转化焙烧:锂云母精矿从精矿库通过铲车或抓斗人工送至鳞板输送机,然后再通过计量皮带输送至双轴搅拌和与其配套使用的硫酸盐一期配合进行搅拌,配比后的混合料经搅拌器进行搅拌后进入到回转窑进行煅烧。在煅烧段约800℃~900℃左右的温度下进行晶型转化焙烧。

(2)水淬粉磨:焙料经冷却段降温后由窑头出料,使其中的Li2O与SO42-结合为可溶于水的Li2SO4,得到酸化熟料。再经冷却机冷却到60℃左右后经颚式破碎机将大块破碎后送入到缓存仓内缓存。缓存仓下设计量装置与磨机前的新水进行按比例混合后进入到磨机进行水淬和粉磨,粉磨至100目左右,浆液自然流入到搅拌池内进行再次搅拌。

(3)调浆浸出和洗涤:熟料经冷却浆化,使熟料中可溶性硫酸锂溶入液相,为减轻溶液对浸出设备的腐蚀,用石灰石粉浆中和熟料中的残酸,将pH值调至6.5~7.0,并同时除去大部分铁、铝等杂质,浸出液固比约2.5,浸出时间约0.5h。浸出料浆经过滤分离得到浸出液,约含Li2SO4 100g/L(Li2O 27g/L),滤饼即为浸出渣,含水率约35%。浸出渣附着液中含硫酸锂,为减少锂损失,浸出渣经逆向搅拌洗涤,洗液再返回调浆浸出。

(4)浸出液净化:焙料在焙烧时,除碱金属能和硫酸起反应生产可溶性的相应硫酸盐外,其他的铁、铝、钙、镁等也与硫酸反应生产相应的硫酸盐。在浸出过程中虽能除去熟料中的部分杂质,但其余杂质仍留在浸出液中,需继续净化除去,才能保证产品质量。浸出液净化采用碱化除钙法,用碱化剂石灰乳(含CaO100~150g/L)碱化浸出液,将pH值提高至11~12,使镁、铁水解成氢氧化物沉淀。再用碳酸钠溶液(含Na2CO3 300g/L)与硫酸钙反应生产碳酸钙沉淀,从而除去浸出液中的钙和碱化剂石灰乳带入的钙。碱化除钙料浆经液固分离,所得溶液即为净化液,钙锂比小于9.6×10-4,滤饼即为钙渣,返回调浆浸出。

(5)净化液蒸发浓缩:净化液因硫酸锂浓度低,锂沉淀率低,不能直接用于锂沉淀或制氯化锂,需先用硫酸将净化液调至pH6~6.5,经三效蒸发器蒸发浓缩,使浓缩液中硫酸锂浓度达200g/L(含Li2O 60g/L)。浓缩液经压滤分离,滤液即完成液供下工序使用,滤饼即完渣返回调浆浸出。

碳酸锂生产工段

完成液与纯碱液(含Na2CO3 300g/L)加入蒸发沉锂槽中,进行蒸发沉锂(沸腾后恒温2h),因碳酸锂溶解度小而沉淀下来,锂沉淀率约85%。锂沉淀后用离心机趁热分离出一次粗碳酸锂(含滤液小于10%)和一次沉锂母液。

一次沉锂母液中含大量硫酸钠和较高硫酸锂(约占总量的15%),加入纯碱液(含Na2CO3 300g/L)进行二次沉锂,得二次粗品和二次母液,母液经酸中和,氢氧化钠调pH后,经蒸发结晶、离心分离出副产品无水硫酸钠和析钠母液,无水硫酸钠经气流干燥、包装得副产品元明粉。析钠母液返回调配一次母液。

一次粗碳酸锂和二次粗品附着液含Na2SO4等杂质,再用净水于90℃左右进行搅洗,洗液送去配碱,洗涤后用离心机趁热分离出湿的精碳酸锂,再经远红外线干燥机烘干,磁选除去干燥机脱落的铁丝屑等杂物,最后经气流粉碎、包装入库。

无水氯化锂工段

焙浸工段得到的完成液与氯化钙溶液进行复分解反应,反应结束后分离得到CaSO4·2H2O送去加工制得CaSO4产品。分离后得到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+等杂质,再经蒸发浓缩将LiCl浓度提高到400~500g/L后,进行冷却过滤,分离出固体NaCl,得到LiCl浓溶液。LiCl浓溶液输送到精制釜中,并加入公司自产的精制剂(公司专利技术,无机组分,不含有毒有害重金属)与Na+进行置换反应,控制反应终点溶液中Na+/LiCl比值小于30ppm,经过分离后得到LiCl完成液,最后将完成液进行喷雾干燥后得到颗粒均匀的无水氯化锂产品。

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