鋰行業(yè)鹽化工技術的運用

1、鋰行業(yè)鹽化工技術的運用 1金屬鋰提取 金屬鋰及其化合物近些年無論在民用還是在工業(yè)及國防行業(yè)，應用越來越廣泛。在原子能工業(yè)中具有十分獨特的地位，被譽為高能金屬;它推動著能源工業(yè)，尤其是電池技術的發(fā)展，無愧于能源金屬和推動世界前進的金屬的稱謂。鋰的主要來源是礦石、鹽湖鹵水;現(xiàn)階段的開采主要還是以含鋰的礦石為主。礦石法提取碳酸鋰的產(chǎn)能主要集中在中國，規(guī)模大約在2萬t/a，目前礦石法碳酸鋰的成本平均在3萬元/t左右。鋰礦石常用提煉方法目前主要采用3種方法，石灰石焙燒法、硫酸法和硫酸鹽法。中鹽工程技術研究院有限公司(以下簡稱“公司”)為成都新能興材有限公司瀘定鋰鹽廠新建鋰業(yè)項目，采用的是硫酸法提取。硫酸

2、法生產(chǎn)碳酸鋰對原料適應性強，可以處理鋰含量較低的礦石，作業(yè)簡單且收率高，是當前最為成熟的礦石提鋰工藝，副產(chǎn)品是硫酸鈉。 2鹽化工技術在鋰領域的應用 礦石提鋰生產(chǎn)能耗高已成行業(yè)共識，隨著生產(chǎn)經(jīng)驗不斷積累，實施技術改造、技術創(chuàng)新和節(jié)能降耗等措施，降低生產(chǎn)成本成為企業(yè)首要任務。在前期的煅燒、酸化轉(zhuǎn)化工段;蒸發(fā)結晶和冷凍技術相似度很高，所以，公司率先將鹽及鹽化工行業(yè)工程技術引入鋰行業(yè)，取得了成功，為企業(yè)節(jié)約了成本，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。隨著真空蒸發(fā)制鹽及鹽化工行業(yè)各種新技術和新設備的引入，為礦石提鋰的可持續(xù)發(fā)展提供了強勁動力。鋰輝石提取氫氧化鋰和碳酸鋰在國內(nèi)率先采用了DCS自控系統(tǒng)，從鋰精礦的進料到碳

3、酸鋰產(chǎn)品的產(chǎn)出，包括尾氣處理系統(tǒng)，全程實現(xiàn)了自動化控制。為企業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了自動控制、節(jié)能降耗，改變了高耗低效的局面。 21提取工段 鋰行業(yè)原有的提取工段，無論是從煅燒到浸取，直至后續(xù)的過濾、洗滌工段，自動化程度低，人工投入量大，生產(chǎn)效率低。隨著鹽化工先進技術的引進，從反應、過濾、洗滌等方面采取新型設備及自動控制，理順了整體布局，從工藝上根本解決了跑冒滴漏、臟亂差的局面。減輕了工人的勞動強度，減少了不必要的人員投入，節(jié)約了成本，降低了能耗。采用新技術后，礦石中鋰的晶轉(zhuǎn)率和酸化率以及氧化鋰的浸出率均大幅提高，渣中全鋰含量降到了015%以下，鋰的回收率顯著提高。僅此一項節(jié)約成本在10%以上。 22蒸發(fā)

4、工段 傳統(tǒng)的鋰行業(yè)蒸發(fā)一般采用三效蒸發(fā)工藝，產(chǎn)品存在著能耗高，而且母液夾帶損失量大，產(chǎn)品顆粒小，收率低，造成成本增加。在瀘定鋰業(yè)的項目設計中通過可比論證(從原有的鋰行業(yè)蒸發(fā)系統(tǒng)到現(xiàn)真空制鹽系統(tǒng))，根據(jù)物料的特性，采用近些年摸索出的新型蒸發(fā)工藝，與國外先進蒸發(fā)結晶廠商HPD合作交流，吸收國外同行業(yè)相關先進技術，從根本上解決原有蒸發(fā)的弊端，提高收率和經(jīng)濟性。工程采用MV技術設計蒸發(fā)系統(tǒng)。引進先進的MV(機械熱壓縮)技術，配套國產(chǎn)壓縮設備。減少了原材輔料的運入和廢渣的運出，節(jié)省了設備的投資及運行能耗。無論是單水氫氧化鋰和碳酸鋰產(chǎn)品，還是元明粉產(chǎn)品的生產(chǎn)都采用了MV蒸發(fā)技術。MV即機械蒸汽再壓縮(Me

5、chanicalVapore-compression)是將由生產(chǎn)介質(zhì)蒸發(fā)來的低溫、低壓二次蒸汽通過機械再壓縮生成高品位的蒸汽的過程(在壓縮以提高蒸汽的溫度、壓力和熱焓)。壓縮后的蒸汽進入蒸發(fā)器，以此循環(huán)。蒸發(fā)裝置通過壓縮機的機械能轉(zhuǎn)化為熱能來循環(huán)利用，在此情況下，除在冷啟動開車運行或提高負荷的情況下，需要少量外來生蒸汽，在正常運行時無需外來蒸汽補充，極大提高了系統(tǒng)的熱效率。在多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，末效的熱能只能通過冷凝器來釋放，造成熱力損失，而在MV系統(tǒng)中，熱能全部利用機械能回收。且還減少了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。隨著鹽化工技術在鋰行業(yè)的引進，針對原有的蒸發(fā)罐型也進行了修改，采用現(xiàn)在新型的真空制鹽的軸向進料

6、外加熱強制循環(huán)的蒸發(fā)罐型。提高產(chǎn)品的(氫氧化鋰、碳酸鋰及硫酸鈉)結晶顆粒和純度，減少母液循環(huán)量，降低能耗。改變了目前鋰行業(yè)硫酸鈉蒸發(fā)普遍存在粒徑小，純度低，二次蒸汽夾帶量大的難題。解決了離心分離穿濾量大，導致母液循環(huán)量大，運行成本高的問題。在其他輔助設備的選型方面，結合鋰行業(yè)的特點，采用鹽化工行業(yè)成熟的技術，對換熱設備、離心脫水干燥等設備進行了優(yōu)選。 23冷凍工段 制鹽工業(yè)為基礎工業(yè)，無論在產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蛘呒夹g優(yōu)化程度都遠高于鋰礦石加工制取鋰產(chǎn)品的工程化技術。傳統(tǒng)的硫酸鈉冷凍工藝存在著效率低、能耗高、工藝繁瑣、設備操作復雜、設備投資大的特點，與先進的鹽化工行業(yè)的冷凍技術相比有較大的差距。鹽行業(yè)的相

7、關技術的引入，對鋰行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能的升級改造和新建項目的節(jié)能降耗有重要意義。在設計過程中采用公司專有的專利技術，在連續(xù)冷凍工藝做重大改變，使冷凍能耗降低，冷凍設備小型化;大幅降低鋰產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎設施投資成本和運行成本。母液冷凍是將母液中的鋰進行回收，提高鋰收率的一個重要環(huán)節(jié)。通過冷凍將母液中的硫酸鈉冷凍析出，進行鋰產(chǎn)品的回收工藝環(huán)節(jié)。優(yōu)化原有工藝，充分利用冷源進行高效換熱。經(jīng)換熱后的硝母液泵入預冷器預冷后再進入預冷結晶器，經(jīng)過一段預冷結晶器降溫后，轉(zhuǎn)入冷凍結晶器進行二段冷凍。冷凍后的含十水硝料液排入沉降器進行固液分離，分離出的十水硝漿進入離心機脫水，濕十水硝直接進入溶硝罐，沉降器上層的清液返回前段

8、回收鋰產(chǎn)品。預冷結晶器和冷凍結晶器采用專利技術設計。對預冷器和冷凍結晶器設計采用新型罐型，延長洗罐周期。洗罐時只是對加熱管進行洗滌，利用極少的能量對預冷器和結晶器進行洗滌，免除了大排料洗罐，洗罐周期長的缺點，達到再次循環(huán)制冷的目的。減輕了工人的操作強度，減少了洗罐時間，增加了有效生產(chǎn)時間。該專利洗滌的優(yōu)點是不用排出預冷器和冷凍結晶器的物料，直接對換熱管進行洗滌;大大節(jié)省了操作時間，提高了生產(chǎn)效率。采用冷媒技術，替代直接冷凍機制冷的工藝，消除了在氨蒸發(fā)器內(nèi)堵管的弊端。通過換熱充分利用冷源。利用十水硝的特性，采用溶硝罐系統(tǒng)，將部分十水硝溶解成無水硝，剩余的硝溶液進入后工段的蒸發(fā)系統(tǒng)，這樣就大大減少

9、了硝蒸發(fā)系統(tǒng)的能耗和設備的大小。在此只蒸發(fā)十水硝中的水分。 24自控系統(tǒng) 隨著自控系統(tǒng)的引入，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，大大減輕了一線操作人員的勞動強度。采用DCS對生產(chǎn)全過程進行自動化調(diào)控，保證裝置工藝指標處于最佳狀態(tài)，同時有利于安全生產(chǎn)。對生產(chǎn)過程的溫度、壓力、流量、液位、料位、等各種參數(shù)的檢測及進出工段的能源統(tǒng)計均由DCS系統(tǒng)完成，有效地減少物料及能源浪費，提高能源利用。 3結束語 制鹽及鹽化工技術在鋰行業(yè)的應用，不僅解決了原有鋰行業(yè)生產(chǎn)中煅燒、浸取除雜等工藝陳舊的問題，還解決了原有冷凍系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)能耗高的問題。隨著自動化程度的提升，提高了礦石中鋰的回收率，降低運行成本和人工成本。預計礦石中鋰的殘余量降到015%以下，能耗降低20%左右，產(chǎn)品成本降到25萬元以下。因此，隨著鹽化工技術在鋰行業(yè)的引進，使鋰行業(yè)的工藝技術得到一次大幅的升級，礦石提鋰將煥發(fā)新的生機。 參考文獻: 1武平麗，高國光，李升遠DCS在流程工業(yè)控制中的可靠性設計J鹽業(yè)與化工，2012，41(10):911 2張巖，楊玉娟現(xiàn)場總線技術在DCS系統(tǒng)中的應用及展望J鹽業(yè)與化工，2012，41(11):4345 3孔凡軍，馬華興，張繼穩(wěn)，等DCS控制系統(tǒng)在原料藥(氯化鈉)生產(chǎn)中的應用J鹽業(yè)與化工，2015，44(2):4142 4宋茜茜，劉凱，蔣海斌MV熱泵技術及其