CN222816826U - 一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，包括前级除杂系统、反应釜、离心机、一级调浆槽、一级洗浆釜、一级离心机、二级调浆槽、二级洗浆釜、二级离心机和干燥机，所述反应釜上设有二氧化碳进气管，二氧化碳进气管上设有流量计和调节阀，所述反应釜内设有进气管盘，进气管盘与二氧化碳进气管连通。与现有技术相比，本实用新型应用前级除杂系统对氢氧化锂母液进行除杂，合理控制二氧化碳的比例，避免碳酸氢锂的过量生成，采用适合的投料量、温度、搅拌速率，从而控制反应速率，以得到目标的碳酸锂晶型，减少杂质携带，采用常温反应和高温热解两段式工艺操作，保证碳酸氢锂的热解完全，并降低了碳酸锂的溶解度，提升了碳酸锂的收率。

Description

一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统

技术领域

本实用新型涉及化工领域，尤其涉及一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统。

背景技术

目前对锂化工行业氢氧化锂工序产生的高杂质母液(主要成分是11％饱和浓度氢氧化锂)回收，通常采用二氧化碳中和沉淀法处理。但由于母液中杂质含量较高，含有钙、镁、钠、钾、铁等杂质，工艺除杂不彻底，产品杂质高；反应环节的晶型生成，容易夹带杂质，影响产品质量；而且碳酸锂有一定溶解度，漂洗环节操作参数不合适，也会导则系统的持液量加大或者漂洗效果差。在氢氧化锂和二氧化碳反应时，当二氧化碳过量，生成碳酸氢锂，导致收率大幅降低；当二氧化碳不足时，则反应不完全，收率低、且夹带氢氧化锂，产品品质低。生成碳酸锂反应的过程，由于物料的特性所致极易产生堵管和附壁的过程，常常导致系统运转不畅和系统停车清理的现象。

针对上述情况，对氢氧化锂母液沉碳酸锂工艺各操作环节的工艺参数进行研究，摸索出一系列合理的工艺生产系统，从而来提升产品品质以及降低项目能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种解决了上述问题的氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，包括前级除杂系统、反应釜、离心机、一级调浆槽、一级洗浆釜、一级离心机、二级调浆槽、二级洗浆釜、二级离心机和干燥机，所述前级除杂系统、反应釜、离心机、一级调浆槽、一级洗浆釜、一级离心机、二级调浆槽、二级洗浆釜、二级离心机和干燥机之间通过氢氧化锂输送管道依次连通，所述反应釜上设有二氧化碳进气管，所述二氧化碳进气管上设有流量计和调节阀，所述反应釜内设有进气管盘，所述进气管盘上开设有若干排气孔，所述进气管盘与二氧化碳进气管连通。

作为优选，所述二级离心机与一级调浆槽之间设有二次洗水回收管，所述二次洗水回收管上设有中转槽和溶液泵。

作为优选，所述反应釜、一级洗浆釜和二级洗浆釜上设有夹套，所述夹套上设有蒸汽进气管和冷凝水出水管，所述反应釜上的夹套上。

作为优选，所述反应釜的夹套上还设有循环冷却水进水管和循环冷却水出水管，所述循环冷却水进水管和循环冷却水出水管均与夹套内部连通，所述循环冷却水进水管位于夹套的底部，所述循环冷却水出水管位于夹套的上部。

作为优选，所述反应釜顶部还设有惰性气体放空阀。

作为优选，所述反应釜内设有变频搅拌设备。

作为优选，所述除杂系统由除杂釜、微孔滤芯过滤器、纳米过滤设备和树脂吸附过滤器组成，所述除杂釜、微孔滤芯过滤器、纳米过滤设备和树脂吸附过滤器通过氢氧化锂输送管道依次连通，所述树脂吸附过滤器通过氢氧化锂输送管道与反应釜内部连通，所述除杂釜上设有加药箱。

作为优选，所述微孔滤芯过滤器与纳米过滤设备之间、树脂吸附过滤器与二级蒸发结晶系统之间的氢氧化锂输送管道上分别设有中转槽。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：该技术具有如下优点：

1、应用化学除杂、纳米过滤、树脂吸附除杂的组合，对氢氧化锂母液除杂高效可靠。

2、依据反应摩尔比例并结合工程试验，采用合理的二氧化碳的比例，避免碳酸氢锂的过量生成。

3、采用适合的投料量、温度、搅拌速率，从而控制反应速率，以得到目标的碳酸锂晶型，减少杂质携带。

4、反应釜环节，采用常温反应和高温热解两段式工艺操作。保证碳酸氢锂的热解完全。

5、进行科学的理论计算和物料衡算，将二洗水做为部分一次漂洗水，减少了系统水的使用，从而减少后续溶液浓缩的负荷。漂洗环节用水用能优于行业20％。

6、采用合理的漂洗温度，从而降低碳酸锂的溶解度，提升碳酸锂的收率。

7、产品满足《YS/T 582-2013电池级碳酸锂》指标，LiCO₃≥99.5。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图；

图2为本实用新型反应釜的结构原理图。

图中1.加药箱；2.除杂釜；3.微孔滤芯过滤器；4.纳米过滤设备；5.树脂吸附过滤器；6.反应釜；7.离心机；8.一级调浆槽；9.一级洗浆釜；10.一级离心机；11.二级调浆槽；12.二级洗浆釜；13.二级离心机；14.干燥机；15.氢氧化锂输送管道；16.中转槽；17.二氧化碳进气管；18.二次洗水回收管；19.流量计；20.调节阀；21.进气管盘；22.夹套；23.蒸汽进气管；24.冷凝水出水管；25.循环冷却水进水管；26.循环冷却水出水管；27.惰性气体放空阀。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明

一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，参见图1至图2，包括前级除杂系统、反应釜6、离心机7、一级调浆槽8、一级洗浆釜9、一级离心机10、二级调浆槽11、二级洗浆釜12、二级离心机13和干燥机14，所述前级除杂系统、反应釜6、离心机7、一级调浆槽8、一级洗浆釜9、一级离心机10、二级调浆槽11、二级洗浆釜12、二级离心机13和干燥机14之间通过氢氧化锂输送管道15依次连通，本实用新型以高杂质的氢氧化锂母液为原料，通过化学除杂、物理除杂、纳米过滤、树脂吸附、反应、离心分离、两级漂洗、干燥等一些列流程，得到电池级碳酸锂。

反应釜6中，二氧化碳(气体)通入氢氧化锂溶液中进行反应，生成碳酸锂沉淀。反应时通入循环水，控制晶型的生成速率。反应完后，升温到90℃，将副反应生成的过量碳酸氢锂完全分解为碳酸锂。

反应方程式：2LiOH+CO₂＝Li₂CO₃↓+H₂0

副反应：Li₂CO₃(难溶)+H₂0+CO₂＝2LiHCO₃(可溶)

热解反应：2LiHCO₃＝Li₂CO₃↓+H₂0+CO₂↑

在氢氧化锂与二氧化碳反应时，当二氧化碳过量，会生成碳酸氢锂，导致收率大幅降低；当二氧化碳不足时，则反应不完全，收率低、且夹带氢氧化锂，产品品质低；当反应太快，会导致晶体成型不均匀，夹带杂质。搅拌速率和温度对晶体外形也有直接影响。

所述反应釜6上设有二氧化碳进气管17，所述二氧化碳进气管17上设有流量计19和调节阀20，通过设置的二氧化碳的流量计19和调节阀20，可控制二氧化碳加入的速率和总量，避免碳酸氢锂的过度生成和反应过快的情况；所述反应釜6内设有变频搅拌设备，通过变频搅拌可控制碳酸锂晶体的大小。

所述反应釜6、一级洗浆釜9和二级洗浆釜12上设有夹套22，所述夹套22上设有蒸汽进气管23和冷凝水出水管24，所述反应釜6上的夹套22上。夹套22可进行升温控制，保证碳酸氢锂的完全分解。

所述反应釜6的夹套22上还设有循环冷却水进水管25和循环冷却水出水管26，所述循环冷却水进水管25和循环冷却水出水管26均与夹套22内部连通，所述循环冷却水进水管25位于夹套22的底部，所述循环冷却水出水管26位于夹套22的上部。在夹套22增设了循环冷却水进水管25和循环冷却水出水管26，通入循环冷却水，可用夹套22及时对反应釜6进行降温控制，来保证反应釜6内碳酸锂结晶的稳定。

通过实际生产试验经验，控制二氧化碳：氢氧化锂＝1.4:1，既可以将反应进行的比较彻底，又不会过度氢化，是一个理想的平衡点。

关于热解温度。碳酸氢锂在60℃开始分解，而彻底分解需要85℃。选择在90℃不沸腾的状态下热解，可以有效防止碳酸氢锂分解不彻底堵管的现况，对收率也有保障，也不会过度浪费蒸汽消耗。

所述反应釜6内设有进气管盘21，所述进气管盘21上开设有若干排气孔，所述进气管盘21与二氧化碳进气管17连通，通过进气管盘21可实现二氧化碳的均匀进气，与氢氧化锂充分反应。

所述离心机7对反应后的碳酸锂料浆进行分离。碳酸锂固体送下环节调浆，液体(含锂)回系统使用。

离心机7分离的碳酸锂固体，送入调浆槽，用二次洗水调浆，送入洗浆釜搅洗，搅洗温度80℃。因为分离的碳酸锂固体会夹带一定的可溶杂质，如Na⁺、K⁺、cl^-、SO₄ ^2-，需要进行调浆洗涤，当溶液温度越高，碳酸锂的溶解度越低，固采用高温的漂洗方式，可提高产品收率。

一级浆洗釜进行一次搅洗后，用一级离心机10进行分离，一次搅洗液(含锂)，回系统使用，一次搅洗的碳酸锂固体，送下二级调浆槽11进行调浆，用纯水调浆，送入二级浆洗釜搅洗，搅洗温度80℃。

二次搅洗后，用二级离心机13进行分离，碳酸锂固体送下干燥，二次搅洗液杂质少，可作为一次搅洗的调浆使用，因此在所述二级离心机13与一级调浆槽8之间设有二次洗水回收管18，所述二次洗水回收管18上设有中转槽16和溶液泵，可实现二次洗水的回收利用。

二级离心机13将碳酸锂湿晶体送入干燥机14，干燥到水含量≤0.25％，包装后外售。产品满足《YS/T 582-2013电池级碳酸锂》指标，LiCO3≥99.5

所述反应釜6顶部还设有惰性气体放空阀27，可用于反应釜6内的惰性气体排放。

所述除杂系统由除杂釜2、微孔滤芯过滤器3、纳米过滤设备4和树脂吸附过滤器5组成，所述除杂釜2、微孔滤芯过滤器3、纳米过滤设备4和树脂吸附过滤器5通过氢氧化锂输送管道15依次连通，所述树脂吸附过滤器5通过氢氧化锂输送管道15与反应釜6内部连通，所述除杂釜2上设有加药箱1。

通过除杂系统对高杂质的氢氧化锂母液原料，进行化学除杂、物理除杂、纳米过滤、树脂吸附。

化学除杂：氢氧化锂母液是氢氧化锂装置浓缩过程中，在系统中循环使用的液体，随着时间的推移，母液中的各种杂质逐渐富集，最终不能满足产品品质要求，需要排出系统进行回收。

氢氧化锂母液含有较多的Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、Fe³⁺等可溶性杂质和一些不溶性杂质。首先通过加药箱1向除杂釜2添加除杂剂，如碳酸钠、草酸，与Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺反应，沉淀出高价金属离子。

物理除杂：将化学除杂产生的碳酸盐/草酸盐沉淀，随料浆泵入微孔滤芯过滤器3，在0.5μm高精度的过滤器中进行过滤，去除沉淀物和溶液中不溶微粒。

纳米过滤：将微孔滤芯过滤后的氢氧化锂溶液，送入纳米过滤设备4。纳滤膜孔径为几纳米，因此称纳滤，能够截留有机物及多价可溶性离子，允许小分子有机物和单价离子透过。该设备可以对草酸除杂不彻底的部分进行深度除杂，试验效果反馈，对Ca²⁺、Mg²⁺、Fe^{3 +}、Mn⁴⁺、Al³⁺、SI⁴⁺、SO₄ ^2-等高价离子，有优秀的去除效果。

树脂吸附：最后通过树脂吸附过滤器5，利用树脂中表面的吸附基团(如-COOH、-NH₂等)可以与溶液中的某些分子结合,从而形成特定的有机化学物质,使得溶液中的某些物质被吸附在树脂表面,而不被溶解。

所述微孔滤芯过滤器3与纳米过滤设备4之间、树脂吸附过滤器5与二级蒸发结晶系统之间的氢氧化锂输送管道15上分别设有中转槽16，通过中转槽16对过滤后的氢氧化锂溶液进行中转缓存，以便控制过滤时间以及过滤效果。

本实用新型利用“高杂质氢氧化锂母液”为原料，通过一系列的除杂、反应、漂洗等手段，得到“电池级碳酸锂”的一种生产技术，产品符合《YS/T 582-2013电池级碳酸锂》指标，LiCO₃≥99.5。相对传统生产方法，提高了生产效率，提升产品质量、降低了生产能耗。

以上对本实用新型所提供的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：包括前级除杂系统、反应釜、离心机、一级调浆槽、一级洗浆釜、一级离心机、二级调浆槽、二级洗浆釜、二级离心机和干燥机，所述前级除杂系统、反应釜、离心机、一级调浆槽、一级洗浆釜、一级离心机、二级调浆槽、二级洗浆釜、二级离心机和干燥机之间通过氢氧化锂输送管道依次连通，所述反应釜上设有二氧化碳进气管，所述二氧化碳进气管上设有流量计和调节阀，所述反应釜内设有进气管盘，所述进气管盘上开设有若干排气孔，所述进气管盘与二氧化碳进气管连通。

2.根据权利要求1所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述二级离心机与一级调浆槽之间设有二次洗水回收管，所述二次洗水回收管上设有中转槽和溶液泵。

3.根据权利要求1所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述反应釜、一级洗浆釜和二级洗浆釜上设有夹套，所述夹套上设有蒸汽进气管和冷凝水出水管。

4.根据权利要求3所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述反应釜的夹套上还设有循环冷却水进水管和循环冷却水出水管，所述循环冷却水进水管和循环冷却水出水管均与夹套内部连通，所述循环冷却水进水管位于夹套的底部，所述循环冷却水出水管位于夹套的上部。

5.根据权利要求1所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述反应釜顶部还设有惰性气体放空阀。

6.根据权利要求1所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述反应釜内设有变频搅拌设备。

7.根据权利要求1所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述除杂系统由除杂釜、微孔滤芯过滤器、纳米过滤设备和树脂吸附过滤器组成，所述除杂釜、微孔滤芯过滤器、纳米过滤设备和树脂吸附过滤器通过氢氧化锂输送管道依次连通，所述树脂吸附过滤器通过氢氧化锂输送管道与反应釜内部连通，所述除杂釜上设有加药箱。

8.根据权利要求7所述的一种氢氧化锂母液沉碳酸锂生产系统，其特征在于：所述微孔滤芯过滤器与纳米过滤设备之间、树脂吸附过滤器与二级蒸发结晶系统之间的氢氧化锂输送管道上分别设有中转槽。