鋰行業鹽化工技術的運用論文
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及國防行業，應用越來越廣泛。在原子能工業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，尤其是電池技術的發展，無愧於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、鹽湖滷水;現階段的開採主要還是以含鋰的礦石為主。礦石法提取碳酸鋰的產能主要集中在中國，規模大約在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採用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專案，採用的是硫酸法提取。硫酸法生產碳酸鋰對原料適應性強，可以處理鋰含量較低的礦石，作業簡單且收率高，是當前最為成熟的礦石提鋰工藝，副產品是硫酸鈉。
2鹽化工技術在鋰領域的應用
礦石提鋰生產能耗高已成行業共識，隨著生產經驗不斷積累，實施技術改造、技術創新和節能降耗等措施，降低生產成本成為企業首要任務。在前期的煅燒、酸化轉化工段;蒸發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工程技術引入鋰行業，取得了成功，為企業節約了成本，創造了較好的經濟效益。隨著真空蒸發製鹽及鹽化工行業各種新技術和新裝置的引入，為礦石提鋰的可持續發展提供了強勁動力。鋰輝石提取氫氧化鋰和碳酸鋰在國內率先採用了DCS自控系統，從鋰精礦的進料到碳酸鋰產品的產出，包括尾氣處理系統，全程實現了自動化控制。為企業生產實現了自動控制、節能降耗，改變了高耗低效的局面。
2．1提取工段
鋰行業原有的提取工段，無論是從煅燒到浸取，直至後續的過濾、洗滌工段，自動化程度低，人工投入量大，生產效率低。隨著鹽化工先進技術的引進，從反應、過濾、洗滌等方面採取新型裝置及自動控制，理順了整體佈局，從工藝上根本解決了跑冒滴漏、髒亂差的局面。減輕了工人的勞動強度，減少了不必要的人員投入，節約了成本，降低了能耗。採用新技術後，礦石中鋰的晶轉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0．15%以下，鋰的回收率顯著提高。僅此一項節約成本在10%以上。
2．2蒸發工段
傳統的鋰行業蒸發一般採用三效蒸發工藝，產品存在著能耗高，而且母液夾帶損失量大，產品顆粒小，收率低，造成成本增加。在瀘定鋰業的專案設計中透過可比論證(從原有的鋰行業蒸發系統到現真空製鹽系統)，根據物料的特性，採用近些年摸索出的新型蒸發工藝，與國外先進蒸發結晶廠商HPD合作交流，吸收國外同行業相關先進技術，從根本上解決原有蒸發的弊端，提高收率和經濟性。工程採用MVＲ技術設計蒸發系統。引進先進的MVＲ(機械熱壓縮)技術，配套國產壓縮裝置。減少了原材輔料的運入和廢渣的運出，節省了裝置的投資及執行能耗。無論是單水氫氧化鋰和碳酸鋰產品，還是元明粉產品的生產都採用了MVＲ蒸發技術。MVＲ即機械蒸汽再壓縮(MechanicalVaporＲe-compression)是將由生產介質蒸發來的低溫、低壓二次蒸汽透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)。壓縮後的蒸汽進入蒸發器，以此迴圈。蒸發裝置透過壓縮機的機械能轉化為熱能來迴圈利用，在此情況下，除在冷啟動開車執行或提高負荷的情況下，需要少量外來生蒸汽，在正常執行時無需外來蒸汽補充，極大提高了系統的熱效率。在多效蒸發系統中，末效的熱能只能透過冷凝器來釋放，造成熱力損失，而在MVＲ系統中，熱能全部利用機械能回收。且還減少了迴圈冷卻水系統。隨著鹽化工技術在鋰行業的引進，針對原有的蒸發罐型也進行了修改，採用現在新型的真空製鹽的軸向進料外加熱強制迴圈的蒸發罐型。提高產品的(氫氧化鋰、碳酸鋰及硫酸鈉)結晶顆粒和純度，減少母液迴圈量，降低能耗。改變了目前鋰行業硫酸鈉蒸發普遍存在粒徑小，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，導致母液迴圈量大，執行成本高的問題。在其他輔助裝置的選型方面，結合鋰行業的特點，採用鹽化工行業成熟的技術，對換熱裝置、離心脫水乾燥等裝置進行了優選。
2．3冷凍工段
製鹽工業為基礎工業，無論在產業規模或者技術最佳化程度都遠高於鋰礦石加工製取鋰產品的工程化技術。傳統的硫酸鈉冷凍工藝存在著效率低、能耗高、工藝繁瑣、裝置操作複雜、裝置投資大的特點，與先進的鹽化工行業的冷凍技術相比有較大的差距。鹽行業的相關技術的引入，對鋰行業現有產能的升級改造和新建專案的節能降耗有重要意義。在設計過程中採用公司專有的專利技術，在連續冷凍工藝做重大改變，使冷凍能耗降低，冷凍裝置小型化;大幅降低鋰產品生產的基礎設施投資成本和執行成本。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節。透過冷凍將母液中的硫酸鈉冷凍析出，進行鋰產品的回收工藝環節。最佳化原有工藝，充分利用冷源進行高效換熱。經換熱後的硝母液泵入預冷器預冷後再進入預冷結晶器，經過一段預冷結晶器降溫後，轉入冷凍結晶器進行二段冷凍。冷凍後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，溼十水硝直接進入溶硝罐，沉降器上層的清液返回前段回收鋰產品。預冷結晶器和冷凍結晶器採用專利技術設計。對預冷器和冷凍結晶器設計採用新型罐型，延長洗罐週期。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，洗罐週期長的缺點，達到再次迴圈制冷的目的。減輕了工人的操作強度，減少了洗罐時間，增加了有效生產時間。該專利洗滌的優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;大大節省了操作時間，提高了生產效率。採用冷媒技術，替代直接冷凍機制冷的工藝，消除了在氨蒸發器內堵管的弊端。透過換熱充分利用冷源。利用十水硝的'特性，採用溶硝罐系統，將部分十水硝溶解成無水硝，剩餘的硝溶液進入後工段的蒸發系統，這樣就大大減少了硝蒸發系統的能耗和裝置的大小。在此只蒸發十水硝中的水分。
2．4自控系統
隨著自控系統的引入，提高了系統的執行穩定性，大大減輕了一線操作人員的勞動強度。採用DCS對生產全過程進行自動化調控，保證裝置工藝指標處於最佳狀態，同時有利於安全生產。對生產過程的溫度、壓力、流量、液位、料位、等各種引數的檢測及進出工段的能源統計均由DCS系統完成，有效地減少物料及能源浪費，提高能源利用。
3結束語
製鹽及鹽化工技術在鋰行業的應用，不僅解決了原有鋰行業生產中煅燒、浸取除雜等工藝陳舊的問題，還解決了原有冷凍系統、蒸發系統能耗高的問題。隨著自動化程度的提升，提高了礦石中鋰的回收率，降低執行成本和人工成本。預計礦石中鋰的殘餘量降到0．15%以下，能耗降低20%左右，產品成本降到2．5萬元以下。因此，隨著鹽化工技術在鋰行業的引進，使鋰行業的工藝技術得到一次大幅的升級，礦石提鋰將煥發新的生機。
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