锂辉石生产碳酸锂前段工艺：锂辉石矿石制取硫酸锂卤水说明

锂辉石生产碳酸锂包括前期焙烧制卤水及卤水生产碳酸锂两个相对独立的环节。锂辉石制取卤水又包括烘干-焙烧-冷却-破碎-粉磨-酸化-水浸-固液分离共八个小环节。

                                                                           澳洲锂辉石
一、烘干：项目购入的锂辉石含水率通常为8%，为了不影响后续焙烧过程，需对物料进行烘干处理，烘干在回转式干燥窑内进行，烘干温度约为250℃，持续时间约15min，热风与物料直接接触。烘干后锂辉石含水率约6.5%，同时烘干过程可减少后续焙烧过程的燃气量。干燥热源来自回转窑尾气余热（为实现节能降耗，一部分回转式焙烧窑尾气余热约250℃的热烟气经风机引至干燥窑内）烘干的收集粉尘全部会用于焙烧工序。
二、焙烧：烘干完成后的锂辉石经窑尾进入焙烧回转窑高温焙烧室焙烧（以焦炉煤气为燃料，在隧道式焙烧窑中段设置喷枪直接燃烧），回转窑采用焦炉煤气作为燃料，通过直接加热的方式对原材料进行高温焙烧，其控制烧结温度为1100~1200℃，焙烧时间持续约2h。

                                                                                                                                           回转窑
焙烧完成后锂辉石原料由α型锂辉石转为β型锂辉石，使得锂从不溶于酸的结构转化为可溶于酸的结构，转化率为95-98%。
转型过程方程式为：α-Li2O·Al2O3·4SiO2→β-Li2O·Al2O3·4SiO2
三、冷却：物料在高温焙烧时，由于部分物料熔融，烧结出来的物料会有一定的强度，需对其进行冷却，进入冷却窑经强制风冷降温至90℃左右。焙烧后的冷却时间为1.5小时。
四、破碎：冷却后的熟料使用封闭式链斗输送机传送至破碎机进行破碎，以防止有大块熟料进入后续工序，破碎至10mm左右粒度，熟料经过封闭式皮带运输机输入立磨系统之中。
五、粉磨：为便于后续的浸出作业，使熟料溶解更充分，破碎后的熟料需进一步粉磨。物料通过入磨皮带计量秤将其送入立磨系统磨盘上，在离心力的作用下，物料向磨盘的周缘移动。当物料通过磨盘和磨辊之间时，在压紧力的作用下受到挤压和碾磨而被粉碎成粉末。已磨成的物料粉颗粒继续向外移动，最后抛向磨盘周缘；依靠主排风机抽力形成的负压，微热的干燥剂气体从立磨进风口进入磨机并通过磨盘外缘自下而上；物料粉颗粒被微热的干燥剂气体携带上升，在分离器内较重的粗大物料粉颗粒碰撞在分离器的叶片挡板上返回磨盘再研磨；较轻的细小物料粉颗粒通过分离器被收粉器收集；立磨上部的分离器装置对研磨后的物料进行筛分，细度不合格的物料粉沿着内锥体内壁从旋流中被分离并返回磨盘上继续研磨。粉磨后的物料粒径在100目以下进入下一工序。
六、酸化：粉碎至100目以下的β型锂辉石与98%浓硫酸在混料机上混合酸化（比例为2.5-3.5：1），混合料通过进料螺旋输送机输送至2台酸化窑，酸化窑采用燃烧焦炉煤气的热风炉供热，采用外热式间接加热方式加热，控制反应温度为250~300℃，持续时间约10min，β型锂辉石会与硫酸充分发生盐化反应，反应方程式如下：
Li2O·Al2O3·4SiO2 +H2SO4→Li2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
同时也发生如下副反应：
Na2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4→Na2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
K2O·Al2O3·4SiO2 +H2SO4→ K2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
MgO·Al2O3·4SiO2+H2SO4→ MgSO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
CaO·Al2O3·4SiO2+ H2SO4→ CaSO4 + H2O·Al2O3·4SiO2
Fe2O3 +3H2SO4→Fe2（SO4）3 +3H2O
ZnO + H2SO4→ZnSO4 + H2O
TlO2+ H2SO4→TlOSO4+ H2O
在物料发生盐化反应时，锂辉石的铝硅酸盐核和硫酸之间发生了树脂除杂，交换的结果使锂辉石中的锂被氢置换，而矿物结构实际上并未破坏。盐化反应完成的酸化料由螺旋输送机送入冷却窑，经过间接水冷冷却至80℃以下，再进入后续浸出工序。
酸化焙烧装置设计分为4个部分：原料单元、酸化焙烧单元、冷却储存单元、供热单元等内容。
（1）原料单元
①细焙烧料锂辉石下料、称重计量工序。
细焙烧料仓里的β锂辉石进入本单元内，通过密闭式称重给料机称重计量后，投入双螺旋混料器。
②浓硫酸输送、计量工序。
浓硫酸由厂区硫酸罐区采用管道输送进入计量罐，经硫酸投料泵送至双螺旋混料器。
（2）酸化焙烧单元
①β锂辉石细粉（100目）从细粉料仓底部出口，自流入计量秤。
②计量称一般采用螺旋秤、转子秤、科里奥力秤等，本项目采用科里奥力秤。
③计量秤出口接螺旋输送机，通过科里奥力秤的读数，控制螺旋输送机的转速，从而控制锂辉石粉送料量。
④螺旋输送机出口接混料机。
⑤混料机一般采用单螺旋混料机、螺带混料机、双螺旋混料机。本项目采用双螺旋混料机。
⑥98%硫酸从储罐通过衬氟磁力泵，送入混料机。
⑦硫酸管道上设置流量计和调节阀。
⑧通过锂辉石质量流量控制硫酸的质量流量。
⑨硫酸通过多点喷头喷入混料机，与锂辉石细粉进行机械混合，混合物称为混酸料。
⑩混酸料再通过进窑螺旋，经窑尾罩送入酸化窑。
（3）酸化熟料冷却储存单元
从炉尾出来的酸化料由螺旋送入冷却窑冷却至80℃以下，冷却窑采用冷冻水间接冷却的形式，冷却后的酸化熟料送厂内湿法工段。
（4）供热单元
本项目供热系统选用燃焦炉煤气热风炉供应热风循环系统（热风循环使用）的形式。
由管道送来的焦炉煤气与空气风机送来的经预热的空气在热风炉中燃烧，燃烧产生的热烟气在热风炉的尾段与高温循环风机送来的循环热烟气进行混合，由热风管道经阀门调控后进入酸化窑的夹套为炉体供热。热烟气大部分在供热系统内进行循环，一部分预热空气后，由烟囱排空。系统中各路风管均设置有调节门，可以实现炉体各段加热温度的不同要求。排烟道设置调节阀，用于调节系统风压的平衡。
操作条件和控制参数：控制反应温度为250℃~300℃，硫酸的投料量根据矿石中有效成分Li2O的量确定，保持拌酸料中游离酸含量为20-22%，由此确定的料酸比约为2.5-3.5，物料在焙烧炉中的停留时间约为30min。酸熟料中游离酸含量为2-6%，常压。
七、水浸：酸化冷却后的锂辉石酸熟料中约含2~6%的硫酸，经酸熟料仓由埋刮板输送机送入打浆罐内，并用锂渣洗液、树脂再生出水和冷凝水按约1.6：1左右的液固比配成酸性的酸熟料浆（酸熟料冷却后温度约在40℃，经下料通道进入封闭式浸出槽液面以下）后送入中和槽，再加入石灰石、生石灰对残留的硫酸进行中和。石灰石、生石灰由给料机经埋刮板输送机输入中和槽，中和槽内的pH计控制给料机转速，进而控制石灰石、生石灰的加入量。当pH达到6~6.5之后，停止加料，中和反应持续20min。浸出完成后锂由固相进入液相（中和料浆），锂浸出率达98%左右。中和料浆由料浆泵送入压滤机进行后续作业。
反应方程式：
CaCO3 +H2SO4→CaSO4 + CO2↑+H2O
CaO+H2SO4→CaSO4 +H2O
操作条件和控制参数：浸出温度40℃，液固比1.6:1，浸出时间2~3h，常压。
八、固液分离：
中和料浆泵入压滤机后，经过过滤、洗涤、压榨、吹风、卸渣等工序，分别得到湿锂渣、硫酸锂滤液、锂渣洗液。
 

                                                      板框压滤机
过滤：中和料浆泵入压滤机进行固液分离，当料浆泵流量衰减至5m3/h左右时压滤机停止进料，滤出滤液主要为硫酸锂滤液，经滤液槽暂存后进入除杂工序。
洗涤：固废分离所得滤渣中锂含量仍然较高，通过冷凝水在线淋洗，以尽可能多的淋洗出锂渣中的硫酸锂溶液。淋洗所得溶液即为锂渣洗液，返回浸出工序用于酸熟料配浆。
压榨：淋洗完毕后的锂渣继续压榨，压出滤液返回浸出工序用于酸熟料配浆。
沥干：压榨完毕后的锂渣采用0.7MPa的湿空气吹风沥水，沥下水返回浸出工序用于酸熟料配浆。沥干后的锂渣含水率小于20%。
卸渣：利用皮带运输机将压滤完成的浸出渣作为固废处理。

                                                                                                                                       盐溶液蒸发器                                                                                                                             转载自博特盐溶液蒸发器