锂矿及碳酸锂的生产工艺基本知识课件

锂矿及碳酸锂的生产工艺基本知识锂矿锂矿物和含锂矿物150多种，工业提锂常用的有锂辉石、磷锂铝石、锂云母、透锂长石。a锂辉石αLi2O·Al2O₃·4SiO₂，

（透锂长石Li2O·Al2O₃.8SiO₂）天然的为α型，加热到1050-1100度转变成β型，更高温状况转变成γb锂云母c盐湖锂辉矿分布：（Li2O计）美国634.8W吨。智利426W吨.加拿大660W吨、澳洲西格林普什600W吨、津巴布韦和纳米比亚储量也大。中国7个省份分布有矿，四川51.1%（马尔康甲基卡和阿坝金川），江西29.4%，湖南15.3%，新疆3%，这4省占98.8%。其他河南、福建、山西1.2%α型锂辉石是为单斜晶系，结构致密，化学惰性大，除氢氟酸外，几乎不与其它酸、碱反应。不宜直接提锂。β型锂辉石是四方晶系，由于晶型的转变，其物、化性能变化很大，能与酸、碱反应，可直接提锂，因此使锂辉石的晶型转变的焙烧工艺是工业提锂的基础，晶型转变的焙烧质量好坏直接影响到锂的回收率。锂辉石是一种锂铝硅酸矿，它是工厂改进产品质量、提高经济效益的一种新型原料。。位于西澳大利亚的格林布什锂辉石矿山是全球储量最大、品位最好的锂辉石矿山，原矿含Li2O约4%，它被加工成各种级别的锂辉石，其中级别最高的含Li2O达7.5%。Li2O含量高、Fe2O3及TiO2等杂质含量低，粒度均匀。选矿工艺A重选重悬浮液或重液选矿法使锂辉矿重矿物产品，脉石矿物成轻产品。锂辉石密度为3.2g/cm3左右，比共生的石英、长石等主要脉石矿物比重大，就可采用重选法，粒度较大、流动性较好，选矿不受温度影响，焙烧易操作。国外大都采用重浮联选。（55%），缺点：工业应用不完善，成本较高。B浮选法国内矿多采用浮选，影响浮选关键在于调浆的搅拌强度和温度及调整剂的比例，一般采用“三碱两皂”浮选法，浮选调整剂多用Na2CO3Na2SNaOH其用量、加药地点、水中Ca2+

等对浮选影响很大，浮选矿浆中CO32+OHCa2+离子浓度是影响浮选指标关键因素之一，浮选PH=4-9，PH为弱碱性最佳，浮选捕收剂为环氧酸皂和氧化石蜡皂，软水条件下加入环氧酸皂可提高回收率，硬水条件下加入环氧酸皂反而不利于浮选。矿石表面受风化污染和在矿浆中受矿泥污染，其可浮性变差不利于选矿。矿浆中的溶盐离子Ca2+Mg2+Fe3+可同时活化锂辉石和脉石矿物，使得锂辉石和脉石矿物浮游性差异不大，不利选矿，针对不同的锂辉石矿，要分析其物化性质，再选择不同的选矿工艺。（76%）。浮选法是目前锂辉石选矿的主要方法，回收率高、工艺简单，缺点含水、含泥重，对焙烧操作要求较高。C磁选法磁选法是提高锂精矿质量的一个辅助措施，常用于除掉精矿中的含铁杂质或选分弱磁性的铁锂云母，采用浮选法的锂精矿含铁较高时，为了得到低铁锂精矿，可选用磁选法处理，西澳的格林普什就采用的浮选——重选——磁选联合工艺，Li2O可达7.5%Fe2O3≤0.1%的锂精矿。

D盐湖提锂

日晒（除Na、K）——母液（38%）——加煤油萃取除硼——加苏打除80%的镁、再加石灰除20%镁——母液加碳酸钠沉锂——碳酸钠——氢化——过滤、离子交换除杂——热析——99.4%碳酸锂铝酸盐沉淀法水合硫酸锂结晶法硼镁、硼锂共沉淀法溶剂萃取法离子交换吸附法碳化法（扎布耶）煅烧浸出法锂云母原矿经破碎、磨矿后入重选产出钽铌粗精矿，经精选获商品精矿。重选尾矿进行锂云母选矿。往重选尾矿矿浆中加入混合胺直接浮选锂云母，泡沫产品即为锂云母精矿。生产的锂云母精矿Li2O品位可达4％～4.7％，回收率约50％～65％，同时从锂云母精矿中回收了铷和铯。国内一般会使用传统的石灰石法和硫酸法这两种，以锂云母精矿为原料生产锂盐产品。锂云母氯化钠压浸法提锂工艺，其主要采取了脱氟焙烧、氯化钠压煮溶出等工艺流程，可使锂回收率达到60%以上，可富集分离钾、铷、铯等金属元素。锂辉石矿的应用

陶瓷工业：在陶瓷坯体中加入澳洲玻陶级锂辉石，可提高陶瓷制品的强度、密度、耐酸性及耐热急变性能，可降低产品吸水率和线收缩率；在釉料和熔块中加入适量的玻陶级锂辉石，能降低产品的热膨胀系数，提高釉料的高温流动性、降低粘度，提高釉面白度、光泽度、硬度、以及耐腐蚀性。玻璃工业：在玻璃配料中加入玻陶级锂辉石，可降低熔化温度和熔体粘度，促进澄清均化，有利于产品成型和提高产量，简化生产流程、降低能耗、延长炉龄、改善操作条件以及减少污染耐火材料：在耐火材料中加入玻陶级锂辉石，能降低制品的烧结温度、提高产品的机械强度、热震稳定性和体积稳定性，延长使用寿命；增强耐火材料的高温耐蚀性。焙烧焙烧工艺条件锂精矿的焙烧是碳酸锂生产的第一道工序。焙烧的目的是使矿中的氧化锂由α型转变为β型，以利于与浓硫酸反应生成水溶性硫酸锂。焙烧时转化率的高低对生产成本有重大影响。转化率越高，生产成本就越低。因此，锂精的焙烧是一道很重要的工序锂精矿焙烧的工艺条件1.锂精矿：品

位

5.0—6%

水

份

≤8%

粒

径

—200目2晶型转化温度：

1050—1100℃3.晶型转化时间：

30—40分钟4.天然气锂精矿焙烧的要求1.矿的晶型转化率：

＞96%（98%）2.焙料的粒径：

—200目焙烧的生产流程

锂精矿自库房通过输送机运至斗式提升机旁，倒入斗式提升机输送入矿仓，再用给料机计量后送入回转窑进行晶型转化。焙料自窑头落入溜槽、进入篦冷机进行冷却。冷却后的焙料经输送机输送至焙料仓。再经给料机送入球磨机进行磨细。—200目的焙料被风机鼓入的风带着通过分析器进入旋风分离器进行分离。粗粒子落回焙料斗。返回球磨机，气流带着细粒焙料进入布袋收尘器，被捕集下来的细料也落入细焙料斗，然后由斗式提升机输入细焙料仓待用，空气被风机排入大气中。晶型转化回转窑及其附属设备

晶型转化回转窑（也可称为晶型转化窑或简称回转窑）是应用较为广泛的定型生产设备，可以用于化学工业，冶金工业和水泥生产中作为还原、氧化或煅烧的反应设备。晶型转化回转窑的结构回转窑是由筒体，支承装置、传动装置、窑头、窑尾等部分组成。一、筒体筒体是由钢板卷筒后焊成，轴向有3—5%的斜度以便物料能向窑头运动。二、支承装置回转窑的支承装置包括轮带（滚圈）、托轮和挡轮。轮带安装在筒体外，间距一般为10—25米。轮带支承于两个托轮上。筒体、托轮中心点组成的三角，基本上为正三角形。挡轮有两个，分别安装在靠近大齿轮的轮带两旁，并与托轮安装在同一机座上。挡轮起作阻止或指示窑体窜动的作用。三、传动装置回转窑是由电机驱动，通过减速机和大小齿轮（大齿轮固定在回转窑筒体上）使其转动，窑速一般为0.5—1.5转/分。回转传动装置应具有传动比大，传动平稳，能无级调速的特点，并要求具有较大起动力矩。四、窑头和窑尾窑前端皆有窑头，由钢焊成夹套式的，并焊有进水管和出水管，以便用水冷却窑头。窑头的作用是防止漏气并便于观察窑内情况和操作。回转窑附属设备

一、熟料篦冷机二、喂料装置三、燃烧器装置四、回转窑用耐火材料五、排烟装置及收尘装置1.烟室2.旋风收尘装置3.脱硝淋洗塔4.引风机锂精矿在回转窑内的焙烧

锂精矿焙烧的目的是使氧化锂由α型转变为β型，以利于下一步与浓硫酸生成水溶性的硫酸锂。正烧料（即转型率达96%以上的合格焙烧料）的形成经过干燥、预热、烧成和冷却四个过程。与此相对应，我们把回转窑沿长度方向分为干燥带、预热带、烧成带和冷却带（包括冷却机）等四个带。干燥带此带物料温度为20—260℃左右，烟气温度为250—560℃左右。在干燥带含水8—15%的矿粉的水份逐渐蒸发。由于水的汽化消耗烟气的热量很大，所以物料温升慢，烟气温度很快。矿粉水份越多，干燥带就变得越长。预热带此带物料温度为260—940℃，烟气温度为580—1350℃。在此期间锂矿石继续脱去自由水，于320℃脱水速度最快，脱水完后，物料温升较快，锂辉石发生分解，氧化锂的晶型将发生转变（αβ型）。三、烧成带（转型带）此带物料温度为940—1150℃，烟气温度在1360—1500℃左右。在此期间锂辉石由α型迅速转变为β型。转型时间为20—30分钟左右。含量6%左右的锂辉矿，于948℃开始转型，1100℃转型即完成。在1100℃进，转型速度很快，在1050—1075℃时，只需几分钟即可完成转型，在950—1020℃进转型速度较慢。四、冷却带此带物料温度为950—700℃左右，烟气温度为600—950℃左右。熟料在冷却带初步冷却后，进入篦冷机继续冷却到50—60℃左右。不正常情况及其处理方法结圈及处理回转窑内结圈会破坏窑的热工制度，对正常生产有严重的影响。焙烧浮选锂精矿时，结圈易发生在烧成带，其原因是物料温度过高，远远超过熔融温度1223℃；1.因结圈窑的有效直径减小太多时，将高温带移至结圈处，将其烧熔流下或停后人工打掉，采取熔化法时，应无物料，以免结圈更为严重。2.改变燃烧喷嘴，使火焰细长，不直接烧着物料，防止结圈。3.增大一次风量，提高二次风温及风量，使燃气离开燃烧喷嘴后及时燃烧。二、供矿量稳定性差供料量稳定性差的原因是矿料含水量过多，在灰仓内易成团块，堵塞下料管。应当严格控制矿料水份含量，使之具有较好的流动性。三、窑头下料后变得昏暗，防碍看火锂精矿太细，又是欠烧料时最易出现这现象。产生的原因时下料口截面积太小，二次风速大。飞扬的细粒矿多，应当增大下料口截面积。以减小二次风风速，同时应减少冷却机的抄料扳，以减少粉尘飞扬。四、窑头温度过高主要原因是燃气嘴靠近窑头，加之二次风量少、温度高，一次风量和给气量大。对此情况应加大二次风量（增大排烟量即可达到目的），如二次风量仍不足时，应考虑到下料口有阻塞情况，应及时疏通下料口。

球磨机磨料

球磨作业是在磨机筒体内进行的，筒体内装有磨矿介质（高铝球）。磨矿介质随着筒体的旋转而被带到一定的高度后，由于介质的自重而下落。于是装在筒体内的矿石就受到介质冲击力的作用；另一方面由于磨矿介质在筒体内沿筒体轴心的公转与自转，在磨矿介质之间及其与筒体接触区又产生对矿石的挤压和磨剥力，从而将矿石磨碎。酸化窑

粒度合格的焙料从料斗放入双螺管输送机均匀稳定地供给混酸机，经流量计计量后与定量供给的硫酸混合均匀，再经单螺旋输入酸化窑进行酸化焙烧，酸化熟料经溜槽进入冷却机冷却，再经输送机分别加入两个调浆槽。热风炉的烟道气进入酸化窑夹套，从夹套出来的烟道气经风机引入烟气经酸雾吸、除尘后，经烟囱排入大气。工艺控制条件及操作指标

序号指标名称控制范围备注1酸化窑内负压2－3mmH2O

2酸化反应温度245±15℃

3酸化进料罩温度200±15℃

4酸化出料温度235±15℃℃

5游离酸18.5—22%

6残酸2—3.5%

7酸化率98%以上

8反应时间30－40分钟

9酸化窑进热气温度550~650℃

10料酸比3.7~4.2

11酸吸收石灰乳排放PH值8.0~9

12硫酸雾排放浓度40mg/m3

净化除杂岗位

浸取液贮槽的浸取液由浸取液输送泵经电磁流量计计量送入净化反应槽后，在不断搅拌下加热到70-80℃，再缓缓加入经计量后的NaOH，反应15-20分钟，PH值稳定在11-12后，根据浸取液中Ca2+的浓度，按反应式Ca2++CO32-→CaCO3计算加入经计量的Na2CO3，继续反应30-40分钟，取样用草酸检测有无沉淀生成。无白色沉淀生成后即制得合格净化液，然后送入压滤岗位压滤。工艺原理利用浸取液中杂质离子与Li+化学性质，溶解度的不同，分别让他们形成氢氧化物沉淀和不溶性碳酸盐，从而通过后工序固液分离实现Li+与杂质离子分离。主要化学反应:PH=8-13Fe3++OH- Fe(0H)3↓PH=3-12Fe2++OH- Fe(0H)2↓

PH=9-12Mg2++OH- Mg(OH)2↓PH=4-8 Al3++OH- Al(OH)3↓Ca2++CO32-CaCO3主要工艺条件及指标、控制方法

工艺条件及指标控制范围检测方法温度70-80℃双金属温度计PH值11-12PH计和PH试纸碱化时间15-20分钟

除钙时间30-40分钟

CaO/Li2O≤0.001中化室检测净化液中CaOFe2O3/Li2O≤3*10-3中化室检测净化液中Fe2O3蒸法岗位

本岗位工作原理是通过MVR（或其他蒸发设备），将净化液（Li2O:20-25g/L）通过间接的加热和降低其液面上的真空度，使其净化液中的水份大量蒸发浓缩，并将其水份除去，使整个溶液浓缩成含Li2O:55±5g/L的完成液。通过过滤后为净化完成液进入沉锂工序。配碱岗位

将一洗水贮槽中的洗水，输送到配碱槽中，加热到一定温度后，加入一定量的纯碱（Na2CO3），开启搅拌器，使其充分溶解，溶解结束后，补加水到一定液位刻度，使配制成的Na2CO3溶液为300±10g/l。继续升温至溶液温度≥95℃时，由碱液压滤泵经板框压滤机过滤浊液回流至配碱槽中，清液再经精密过滤器流至碱液贮槽中，再通过碱液输送泵打入碱液高位槽中，待沉锂时使用。沉锂岗位

碱液由碱液高位槽经流量计计量后加入一次沉锂釜（A－H），净化完成液经高位槽按设计量匀速加入沉锂釜，加料速度按100分钟加完进行控制，加完净化完成液后，升温到≥95℃，沉锂反应30－40分钟，取样分析，检测反应是否达到终点，若净化完成液过量，则补充一定量的碱液，若碱液过量，则补充一定量的净完液，直到反应完全达终点，反应达终点后，通知离心岗位，准备离心。沉锂操作加料方式有三种，正加法、反加法、平流加料法、正加法即先加净完液，后加碱液；反加法即先加碱液，后加净完液，平流加料法即净完液和碱液同时加入，由于反加法具有包晶现象少，沉锂率高，晶体颗粒大待优点，故本车间沉锂操作采用反加法，加入的碱液和净完液在沉锂釜中发生如下反应：Na2CO3+Li2SO4→Na2SO4+Li2CO3↓由于采用等摩尔沉锂，故净完液和碱液加入量的关系为：V＝(0.2695N1*V1)/N（m3）其中：V1－碱液体积

（m3）N1－碱液浓度

（g/l）V－净完液体积(m3）N－净完液中Li2O浓度（g/l）0.2695－碱液过量5%和的系数碱液加入量V1、净完液加入量­V加入沉锂釜内料液总体积V总关系为：V＝(0.2695N1*V总)/(N+0.2695N1)（m3）V1＝V总－V（m3）碱液经计量后进入一次沉锂釜，而净完液加入体积，按上式确定后，加料速度按100分钟，加完进行控制，若加速度过快，净完液与碱液混合不均匀，局部Li2SO4浓度过高，净完液与碱液迅速反应生成Li2CO3晶体，这些晶体中包藏有部分Na2SO4溶液，使粗Li2CO3中SO42-偏高，且难以洗出，若加料速度过慢，一方面使生产周期延长，降低了生产效率，另一方面由于加料过程中溶液水分大量蒸发，部分Na2SO4晶体也同时析出，形成了“共析”造成Li2CO3中夹带少量的Na2SO4，使Na+和SO42-偏高，故加料速度应严格按规定量操作。加完净完液后，升温至95℃后，反应30min。沉锂率为=1－(C母*V母）/（C完V完）×100%沉锂率是沉锂岗位一个重要的考核指标，提高沉锂率能增加锂的回收率，降低产品成本，减轻后工序负荷，提高沉锂率的四种途径：1.将净完液中的Li2O浓度浓缩至50－60g/l。2.降低母液中Li2O浓度，因为Li2CO3溶解度随温度升高而减少，因此将料液温度控制在95℃以上有利于提高沉锂率。3.减少一次母液体积。进行适度蒸发沉锂，使母液中SO42-浓度控制在180g/l以下，能减少一次母液体积，降低锂的带损，提高一次沉锂率。4.碱液和净完液按实际需要量加够量。主要工艺控制条件及考核指标

1.采用反加法，先加入碱液，后加入净完液；2.净完液的加入量：V＝

＝(0.2695N1*V1)/N（m3）3.碱液加入开始缓慢升温（夹套压力＜0.26MPa），然后再加入净完液，升温至90℃净完液加到需加入量的3/4以前釜内温度应大于95℃；4.反应温度大于95℃，温度达95℃后就保温沉锂；5.反应时间：净完液加完后，净反应时间大于30min，然后进行沉锂终点检测；6.净完液加到需加入量的3/4前搅拌转速按变频器10Hz，其后按变频器7Hz设定；7.保温分离过滤，淋洗一次。

主要工艺考核指标工艺控制注意事项1.保证粗Li2CO3品质。2.提高一次沉锂率。3.严禁冒槽。4.操作前弄清碱液和净完液浓度。沉锂率≥90%碱耗2.0T/吨产品一次沉锂母液Li2O≤7.0g/lCO32-≤14.0g/lSO42-≤180g/l占总过程损失Li+≤0.6%离心分离

锂反应达终点后，趁热离心分离，分离出来的一次沉锂母液进入一次母液槽，由离心机来的粗Li2CO3进入粗碳酸锂再浆槽按一定的液固比调浆搅洗。一般用二次洗水高位槽的水调浆,二次洗水没有时才能用冷凝水高位槽的冷凝水调浆搅洗。沉锂釜中的悬浮液经过釜底的根部阀，胶管进入全速运转的离心机布料盘，母液在离心力作用下经过滤饼和滤布，穿过转鼓上的许多小孔被甩出转鼓外，固相的粗Li2CO3被留在过滤介质上，利用刮刀装置卸料，卸下的粗Li2CO3经料斗落入粗碳酸锂再浆槽。粗Li2CO3中含较多的Na+、SO42-，调浆搅洗的目的主要是将Na+、SO42-、Cl-易溶于水的杂质从产品中洗出去。工艺控制条件及考核指标离心岗位的主要工艺考核指标：粗Li2CO3中含水

≤10%粗Li2CO3中SO42-

≤2.0%调浆液固比：3～4：1工艺控制注意事项1.由于母液中SO42-达约180g/l，欲使粗Li2CO3中SO42-≤2.0%，须控制粗品中含水量≤12%，规定粗品中含水不超过10%。因此应掌握好离心机停止进料后的分离时间，过短易引起水份超标，过长则使操作周期过长，生产效率偏低，一般以排液管的液体不成股流下为准。2.若粗品中SO42-偏高，可打开离心机上的淋洗水阀门，淋洗至达要求后，关闭淋洗阀门。3.注意控制好再浆液固比,液固比过低会造成洗不干净,液固比过高,会造成碳酸锂溶解过多,影响碳酸锂的一次收率。Li2CO3浆料来自上一个岗位的再浆槽，经泵输送到搅洗槽。通入夹套蒸汽，升温至95℃以上，搅洗15-20min后，趁热放入离心机离心，并用少量淋洗水淋洗，洗水流入相应的洗水贮槽，湿Li2CO3进入干燥机或搅洗岗位进行二次搅洗。工艺控制条件及考核指标主要工艺条件采用逆流搅洗，搅洗两次。洗涤液固比：3-4:1。搅洗温度≥95℃，夹套压力≤0.02Mpa。搅洗时间：15-20分钟。保温分离过滤、淋洗。主要工艺考核指标湿Li2CO3中SO42-≤0.35%。洗水中Li2O≤5.0g/l。占总过程损失≤0.4%。干燥将二次搅洗（工业级碳酸锂搅洗一次）湿碳酸锂干燥，除去其中的水分，水分≦0.6％，冷却并通过气动输送到下一个工序。工序产品及控制指标序号原辅材料及工序产品名称主要控制指标备注1湿碳酸锂水份≦8％

2碳酸锂电池级水份<0.4%工业Ⅰ水份<0.6%工业Ⅱ水份<0.8%

细磨将气动输送到料仓的碳酸锂加工成规定粒度的半成品后，称量，装袋，封包成产品。码托。将垢块料和特殊订单的筛上物进行细磨。工序产品及控制指标序号原辅材料及工序产品名称主要控制指标1碳酸锂半成品

2电池级碳酸锂产品重量：20±0.020Kg/袋粒度：电池级2-6um3工业级碳酸锂粒度：－30目；特殊订单根据客户要求。重量：25±0.025Kg/袋调配工序

由碳酸锂车间来的一次沉锂母液（部分）和蒸发析钠的析钠母液进行调配（按2：1－2.5：1比例调配），再由二次沉锂母液输送泵输送到二次沉锂高位槽，蒸发器的返罐料注也可以与一次沉锂母液进行调配。工艺原理本岗位是为的控制好一次沉锂母液与析钠母液的调配比例，分析好调配液，为提高二沉锂率作好铺垫。.主要工艺控制条件及考核指标①控制好一次沉锂母液与析钠母液的调配比例，一般按2：1－2.5：1比例调配，控制调配液Li2O在12g/l左右，CO32-在9g/l左右，SO42－在180g/l左右。②计量一次沉锂母液总量，掌握一次沉锂母液进入母液中转槽的Li2O浓度≤6g/l，CO32－≤15g/l及总体积。

中和工序

将二次母液贮槽内的二次沉锂母液和一部分一次沉锂母液（Li2O浓度小于6g/l）的料液用泵输送入中和槽A/B，同时将硫酸中转槽H2SO4经计量泵计量后加入中和槽中（用管式混合器），将PH值调至3－5，稳定5分钟左右，用稀硫酸检验CO32－的存在与否。如无CO32－存在，再加入NaOH溶液将PH值调至7，稳定10－15分钟后，放料去中和液中转槽，一个工作周期完成中和岗位