В связи с бурным развитием электромобилей и возобновляемых источников энергии все большее значение приобретают аккумуляторные технологии как основной способ хранения и высвобождения энергии. При производстве аккумуляторов карбонат лития, являющийся важнейшим материалом для катода литий-ионного аккумулятора, процесс его подготовки и производства оказывает непосредственное влияние на характеристики аккумулятора. Поэтому в этом блоге мы подробно рассмотрим процесс подготовки карбоната лития для батарей.
Процесс включает в себя обжиг природного литиевого концентрата для перевода его в пригодную для использования форму, а также сернокислотную экстракцию для перевода литиевой руды в жидкое состояние сульфата лития. Карбонат лития получают путем добавления растворов карбоната кальция и едкого натра к элементарному литию, отфильтровывая примеси и получая сырой карбонат лития. Сырой карбонат вступает в реакцию карбонизации с водой и углекислым газом, в результате чего образуется раствор бикарбоната лития. Затем термическим разложением из раствора гидрокарбоната лития выделяется карбонат лития.
Производственная система данного проекта состоит в основном из трех подсистем. Первая - система предварительной обработки сырья, включающая такие процессы, как обжиг кристаллического передела и кислотный обжиг. Вторая - система подготовки карбоната лития, включающая такие процессы, как выщелачивание, очистка, осаждение лития, карбонизация, термическое разложение, рафинирование и тонкое измельчение. Последняя - система подготовки сульфата натрия, включающая такие процессы, как нейтрализация, выпаривание, кристаллизация, центрифугирование, сушка и т.д.
Во-первых, транспортировка литиевых руд на склад сырья. Кроме того, частицы литиевых руд должны соответствовать технологическим требованиям путем дробления и сортировки. Затем литиевые руды транспортируются с помощью мелиоратора и ленточного конвейера в сырьевой бункер. После взвешивания на количественном питателе она подается по ленточному конвейеру и ковшовому элеватору в хвостовой загрузочный лоток печи. В последнюю очередь сырье сбрасывается по трубе в конец вращающейся печи для начала процесса преобразования.
В этом процессе сырье прокаливается при высокой температуре для преобразования a-литиевого пироксена в β-литиевый пироксен. Весь процесс конверсионного обжига кристаллов представляет собой непрерывный производственный процесс, использующий в качестве основного топлива природный газ. Ниже приведены подробные этапы:
Сырье: А-литиевый пироксен, подается в технологический процесс.
Подача топлива: Природный газ в качестве топлива подается под давлением и дозируется на автозаправочной станции, а затем поступает в печную головку вращающейся печи.
Печная реакция: a-литиевый пироксен превращается в β-литиевый пироксен путем высокотемпературного прокаливания во вращающейся печи. Зажигание и сжигание происходит с помощью горелки с низким содержанием азота, что обеспечивает контроль температуры материала в высокотемпературной секции на уровне 1050~1150℃.
Непрерывное производство: После завершения реакции материала продукт непрерывно выгружается из головки печи для поддержания непрерывности производства.
Очистка промышленных отходящих газов: Во время выгрузки продукта пыль выводится из хвостовой части печи и собирается в мешочный коллектор. Затем следует мокрая сероочистка и денитрификация SCR, чтобы обеспечить соответствие отходящих газов экологическим стандартам, и, наконец, они выбрасываются в атмосферу.
Теплообмен и охлаждение: Клинкерный материал из головной части печи (около 1 000°C) непосредственно обменивается с холодным воздухом в колосниковом охладителе. Горячий материал выводится из вращающейся печи на колосниковую решетку колосникового холодильника. Под действием возвратно-поступательного движения поперечного толкающего стержня образуется слой определенной толщины. Охлаждающий вентилятор подает охлаждающий воздух для охлаждения горячего обжигаемого материала.
Рекуперация тепла: Охлажденный охлаждающий воздух превращается в высокотемпературный горячий воздух (около 800°C), который вновь поступает в печную систему в качестве воздуха для горения, обеспечивая рекуперацию тепла и снижая энергопотребление системы.
Транспортировка продукта: После охлаждения обжаренного материала до температуры <100°C в просеивающей и охлаждающей машине он подается по герметичному ленточному конвейеру на следующий технологический этап.
В ходе всего процесса достигается непрерывное превращение α-сподумена в β-сподумен за счет регулирования температуры, времени и обработки дымом. Кроме того, для повышения эффективности использования энергии на протяжении всего процесса осуществляется рекуперация тепла.
Обжаренные материалы с помощью ленточных конвейеров и элеваторов подаются в вертикальную мельницу для измельчения. После тонкого измельчения доля материала под ситом 200 составляет не менее 85%. Мелкий обжаренный материал просеивается селектором порошка, а пыль собирается в пылеуловитель. В завершение тонкообжаренный материал, соответствующий требованиям, с помощью элеватора или насоса подается в бункер для хранения тонкообжаренного материала.
После тонкого измельчения сырье проходит через импеллерный питатель и электронные ленточные весы, а затем добавляется в кислотомешалку. Добавление серной кислоты из бака серной кислоты в соответствии с пропорцией, затем перемешивание и введение смеси в печь для раскисления. Процесс включает в себя кислотный обжиг при температуре 250-280°C в течение 30-60 минут. В процессе обжига β-сподумен, содержащийся в прокаленном продукте, реагирует с серной кислотой. Ионы водорода из серной кислоты замещают ионы лития в β-сподумене, образуя водорастворимый Li2SO4, и получается раскисленный клинкер. После охлаждения до температуры ниже 50°C подкисленный клинкер подается в бункер для хранения клинкера.
Порошкообразный карбонат кальция доставляется на территорию завода автоцистернами и с помощью пневмотранспорта подается в систему подачи порошка FT. Затем по винтовому конвейеру он подается в бак для смешивания шлама, куда добавляется карбонат кальция в соотношении около 30% твердого содержания. После перемешивания в течение 15 минут на первой стадии промывки водой смесь перекачивается в буферную емкость для кальциевого шлама для дальнейшего использования.
Экстракционно-жидкостное разделение: С помощью мембранного напорного фильтра полученная в результате выщелачивания суспензия подвергается твердо-жидкостному разделению.
Обработка экстракционной жидкости: Экстракционная жидкость поступает в накопитель для очистки, при этом концентрация сульфата лития составляет около 140 г/л.
Обработка остатков выщелачивания: После промывки и продувки воздухом принимаются меры для того, чтобы содержание оксида лития в остатке соответствовало стандарту 0,3～0,35%.
Транспортировка в емкость очистки: Раствор сульфата лития из жидкости выщелачивания транспортируется в емкость для очистки.
Регулировка условий реакции: В емкости для очистки pH регулируется до 10~12 путем введения растворов едкого натра и кальцинированной соды. Реакции с перемешиванием проводятся при контролируемой температуре около 80°C.
Образование осадков: Происходит выпадение осадков, в результате чего такие примеси, как железо, магний, алюминий и кальций, иммобилизуются в осадке.
Разделение твердой и жидкой фаз: Фильтрация с помощью пластинчато-рамного пресса позволяет отделить очищенную жидкую фазу от твердых компонентов.
Обработка остатков очистки: Обработка остатков очистки включает предварительную обработку перед возвращением их на стадию выщелачивания, что повышает возможность повторного использования.
Процесс осаждения лития направлен на эффективное и высокочистое извлечение карбоната лития из раствора. Он включает в себя следующие основные этапы:
Очищенную жидкость смешивают с раствором карбоната натрия и нагревают до кипения с образованием осадка карбоната лития.
Полученная суспензия, содержащая карбонат лития, отделяется с помощью центрифуги с получением твердого карбоната лития и литиевого осадительного раствора.
Литиевый осадочный раствор направляется в порошковую систему для дальнейшей переработки.
Отделенный твердый карбонат лития подвергается промывке с перемешиванием для удаления присоединенных примесей.
Отделенный сырой карбонат лития поступает в резервуар непрерывной варки с добавлением воды (в основном из маточного раствора каустической соды, систем оборотного водоснабжения и станций очистки сточных вод), в результате чего образуется суспензия. Суспензия непрерывно подается в реакционную башню для карбонизации. Полученная в результате фильтрации прозрачная жидкость раствора гидрокарбоната лития хранится в буферной емкости.
Раствор бикарбоната лития нагревается до температуры более 90°С, разлагаясь на осадок карбоната лития, углекислый газ и воду. После разделения часть раствора охлаждается для удаления примесей, а другая часть подвергается нейтрализации и поступает на рафинирование карбоната лития.
Смешать сырой карбонат лития с водой (в соотношении 3:1), перемешивать при 90°C в течение 15-20 мин. Центрифугированием получить влажный карбонат лития для карбонизации. Отделенную промывную воду направить на подкисление и выщелачивание целлюлозы.
Суспензия карбоната лития отделяется с помощью центрифуги, высушивается в сушильной машине, тонко измельчается до 3 мкм≤d50≤8 мкм с помощью ультратонкой дробилки с воздушным потоком и автоматически упаковывается перед отправкой на склад готовой продукции.
Процесс производства сульфата натрия включает нейтрализацию, при которой литиевые и выщелачивающие растворы реагируют с концентрированной серной кислотой с образованием раствора с регулируемым pH. Нейтрализованная жидкость подвергается испарительному концентрированию, что приводит к кристаллизации сульфата натрия и получению маточного раствора для осаждения натрия. Влажный сульфат натрия высушивается для получения безводного сульфата натрия, который затем упаковывается как конечный продукт.
Запрос на участие
