粗品碳酸锂为原料,经过溶锂-除杂-沉锂-脱碳-碳化-热分解;磷酸铁锂回收料经溶解-提纯-氯化锂反应-除杂沉锂;最后经干燥等步骤制得电池级碳酸锂。
一、溶锂反应:工业级碳酸锂采用浓硫酸溶液,生成硫酸锂溶液,反应机理如下:Li2CO3+H2SO4=Li2SO4+H2O+CO2
二、配置碳酸钠溶液用水将碳酸钠固体溶解,制成精制碳酸钠溶液。
三、沉锂反应含锂母液(精制硫酸锂溶液)经除杂、除钙、离子交换之后,溶液中含有高浓度高纯度的锂离子,向溶液中加入高纯度的碳酸钠溶液与锂离子反应生产碳酸锂。沉锂后离心得到硫酸钠溶液和沉锂母液(碳酸锂溶液),进入脱碳工序。反应原理:Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3+Na2SO4
四、脱碳工序沉锂母液(碳酸锂溶液)泵入脱碳反应釜,向釜内加入浓硫酸(脱碳加入硫酸主要为去除沉锂母液中的碳酸锂沉淀),溶液 pH 控制在 6-7 之间,产生的二氧化碳经釜内排气孔排出。脱完碳的硫酸钠及硫酸锂溶液由母液泵入 MVR 进行蒸发结晶,控制蒸发浓度,离心分离出硫酸钠盐,制得元明粉(无水硫酸钠)。脱碳生成的硫酸锂溶液泵回至硫酸锂溶液的溶解工序。主要化学反应方程式为:H2SO4+Li2CO3=Li2SO4+CO2+H2O
五、碳化工艺粗碳酸锂通过球磨机在湿润状态下研磨,进入溶解釜,加入回用的蒸发冷凝水,将浆液泵入碳化反应釜,通入二氧化碳发生化学反应。主要化学反应方程式为:Li2CO3+CO2+H2O→2LiHCO3
六、碳化分解工艺碳化清液经除杂过滤进入热解反应釜,升温热解,经离心机进行液固分离,获得高品质碳酸锂和碳化清液,碳化清液返回打浆,高品质碳酸锂进入成品工段。2LiHCO3→Li2CO3+CO2+H2O(加热,碳化分解)
七、磷酸铁锂物料溶解回收的磷酸铁锂粉料,存放于磷酸铁车间,用于生产提纯电池级磷酸铁和氯化锂溶液。先泵入一定的水至溶解桶中,再加入一定量的盐酸溶液,缓慢投入磷酸铁锂粉料,反应一段时间后,反应溶液泵入压滤机压滤,得到氯化锂溶液、氯化亚铁溶液,该工序反应放热,温度约60℃,部分盐酸会挥发出氯化氢气体,氯化氢气体经两级喷淋塔处理后排放。其反应原理如下:LiFePO4+3HCl=LiCl+FeCl2+H3PO4反应生成氯化锂溶液、氯化亚铁溶液、磷酸;溶液内磷酸不稳定,吸附原料中自带的二价Ca离子,生成CaHPO4,回收料经压滤机压滤后,得到磷酸氢钙(副产品)。
八、磷酸铁锂物料提纯氯化锂溶液、氯化亚铁溶液泵入反应桶中,分别加入双氧水、纯碱(碳酸钠)、磷酸,反应生成磷酸铁、氯化锂及氯化钠等。其中氯化锂溶液、氯化钠溶液泵入溶解车间,氯化钠溶液进入蒸发车间,通过控制蒸发浓度,离心分离出氯化钠盐,制得工业盐(副产品)。
*反应原理如下: 2LiCl+2FeCl2+2H3PO4+H2O2+2Na2CO3=2FePO4+2LiCl+4H2O+2CO2+4NaCl
*磷酸铁浆料经过浆化、压滤后进入干燥工序,磷酸铁浆料干燥后得到电池级磷酸铁(副产品)。
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