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化工原料常见问题

天然锂矿石提锂制电池级单水氢氧化锂简介

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锂矿石提锂制电池级单水氢氧化锂主要包括原料储运、焙烧转化、焙料酸化、硫酸锂工序(调浆浸出、固液分离及洗涤、净化三分工序)及氢氧化锂工序(浓缩苛化、冷冻、两次蒸发、烘干包装四分工序)。

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原料储运、焙烧转化、焙料酸化不涉及盐溶液的蒸发结晶操作,本文在此不再描述,如想了解,可翻阅作者公众号中的其他文章。本文主要要介绍硫酸锂工序及氢氧化锂工序。


一、硫酸锂调浆浸出工序


焙烧酸化阶段经冷却至常温的酸化熟料,含硫酸3-5%,由料斗经输送机送至调浆槽,并加入碳酸钙粉,碳酸钙粉通过仓底计量装置计量后进入调浆槽,向调浆槽加入一定量水对熟料进行浆化处理,使熟料中可溶性硫酸锂溶入液相,控制制浆液固比1.5-2.5:1,碳酸钙与酸熟料中的硫酸反应,生成硫酸钙沉淀和CO2气体,当pH值达到6.5后,中和料浆由料浆泵送去固液分离工序。


H2SO4+CaCO3=CaSO4+CO2+H2O


二、硫酸锂固液分离及洗涤


中和料浆经隔膜压滤机压滤,经3次逆流洗涤后得湿锂渣(硅钙渣)、硫酸锂滤液、锂渣洗液,湿锂渣(浸出渣)经皮带输送机送至堆场,滤液送至净化除杂工序的浸出液储槽。3次逆流洗涤的锂渣洗液分别存储循环利用:第一次洗液进入调浆水储槽,第二次洗水进入一洗水储槽,第三次洗水进入第二洗水储槽,第三洗水槽水来源为蒸汽冷凝水和新鲜水。


三、硫酸锂净化


硫酸锂溶液储槽中的溶液经管路泵入到浸出液加热槽预热(40℃)后经浸出液泵泵入到净化釜,加入氢氧化钠溶液将PH值回调至11-12,除去溶液中的铁离子、铝离子、镁离子等,升温至90℃,加入碳酸钠除钙,除杂的溶液由泵送入板框压滤机进行过滤,得到湿硅钙渣、净化液,净化液进入净化液进料槽,得到的钙渣送往浆化浸出。酸化熟料经过上述硫酸锂装置除渣工序后,获得较纯净的硫酸锂溶液,本工序的反应如下:


Fe3++30H-→Fe(OH)3↓


Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓


Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓


Al3++30H-→Al(OH)3↓


Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+


四、氢氢化锂浓缩苛化


除杂后的硫酸锂溶液经泵送至苛化槽,进入苛化槽的溶液浓度要求为(LiO=40-50g/1),可先进入MVR蒸发器先将溶液浓缩。按一定比例加入氢氧化钠(1:1.05-1)得到苛化液,主要成分为单水氢氧化锂和硫酸钠。本工序的反应如下:


Li2SO4+2NaOH+10H2O=2LiOH+Na2SO4.10H2O


苛化液经板框过滤后进入苛化液贮槽。


五、冷冻工序


苛化液与冷冻母液进行间接换热温度降低约30-40度,泵入冷冻系统经过冷冻、深冷工序后使其温度降到约-10℃,利用硫酸钠和氢氧化锂在低温下溶解度不同,使溶液中大部分硫酸钠以十水硫酸钠结晶析出。冷冻后液经离心分离后所得副产品Na2SO4.10H2O送至元明粉制备工序,滤液送蒸发工序。


六、两次蒸发工序


冷冻后液经板框压滤机压滤后,由泵送至MVR蒸发器进行一次蒸发(排料比重1.28-1.30g/cm3),冷却、离心分离得一次母液和一次粗品氢氧化锂(LiOH≥55%),一次母液送至苛化工序,一次粗品氢氧化锂进行重溶解(重溶解LisO=60-80g/1)后,经板框压滤机压滤,由泵送入MVR蒸发器进行二次蒸发(排料比重:1.20-1.24g/cm3),经冷却、离心分离得二次母液和精品氢氧化锂,二次母液返冷冻工序,精品氢氧化锂一部分去烘干包装工序,一部分去氢氧化锂碳化工序。


七、氢氧化锂烘干包装工序


精品氢氧化锂经输送螺旋送至盘式干燥机(干燥温度50-70度,热水间接干燥),确保进料均匀、稳定,烘干后物料输送至(烘干LiOH≥56.5%)破碎机破碎后到电磁除铁机除铁后经自动称重机、皮带输送机、自动缝包机、喷码机、自动倒袋机、机械手码跺、自动缠绕机后包装为成品电池级氢氧化锂。


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