NCM622产量为2万t/a,共建设6条生产线。
(1)初破
2个锂盐破碎车间,对原料氢氧化锂进行初次破碎,采用拆袋机对原料进行拆袋,然后正压输送至破碎机中,用气流磨对原料进行破碎加工,生产过程保持密闭负压状态,废气经布袋除尘器处理后通过排气筒排放。
(2)预氧化工序
对原料进行预氧化,减少原料中的水分。
(3)原料粉碎
对原料一水合氢氧化锂用气流磨进行粉碎后再进行加工,此过程将产生投料粉尘G1-1、噪声N1-1,投料方式为机械投料,全部在密闭负压状态下进行,通过规范的操作,投料装置自带负压集气装置收集,废气经布袋除尘器回收后,物料通过单独的管道进入到物料暂存仓继续利用,除尘器尾气再经过水膜除尘进行处理,最终经高20m、内径0.6m的排气筒排放。
(4)混料
将氢氧化镍钴锰(622)用电梯提升至四楼负压上料机组,为避免扬尘,卸料时将袋口塞入投料管深部。人工解开袋口,物料通过密闭卸料管进入原料暂存仓(位于一层),氢氧化镍钴锰(622)和一水合氢氧化锂通过不同管道分别进入各自的暂存仓。投料方式为机械投料,全部在密闭负压状态下进行,投料过程中将有少量原料粉尘G1-2逸出卸料管,建设单位通过规范的操作,投料装置自带负压集气装置收集,废气经布袋除尘器回收后,物料返回物料暂存仓继续利用,除尘器尾气再经过水膜除尘进行处理,最终经高20m、内径0.6m的排气筒排放;
投料后对物料进行定量称量,按照规定比例机械称量好后自动投料进入高效混合机内,在密闭环境下进行高速混合,混合时间约1h,进入物料混合仓暂存。
(5)装钵
混合好的物料经计量后,通过密闭下料管输送进入自动装钵系统,自动装钵系统为密闭操作,物料进入装钵后,通过自动装钵系统进行自动且定量的装入匣钵并对物料进行下压动作,使松散的物料变的较为密实,进行装钵。
此过程产生的废气G1-3经高20m、内径0.6m的排气筒排放。
(6)高温烧结
烧结工序是高温生产过程中最重要的步骤,该工序的主体设备为辊道高温烧结炉,是一种连续式加热烧结设备,适用于各种粉末、块状、球状等化工、冶金物料的烧结所需,特别适合于多金属盐类的中高温烧结。
混合料在加热到低于主要成分熔点的温度,由于颗粒之间发生粘结等物理化学作用,颗粒聚集体转变为晶体结合体的材料,在有氧气氛下,发生烧结反应。
一水合氢氧化锂、氢氧化镍钴锰两种粉体材料装于匣钵后,四排双层放置,置于辊棒上,由推进系统对放置在辊道上进行移动,采用电力加热控制温度在750-900℃。全过程通过电脑程序数字控制烧结时间及温度,通过试验装置实测,得出热重分析,水分的释放集中在300-600℃之间,原料烧结形成产品结晶重组主要在700-800℃之间。
产品NCM622生产线主要工艺参数:温度900℃,时间30h,冷却速率2℃/min;化学反应式如下:
Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2+LiOH·H2O+0.25O2→LiNi06Co0.2Mn0.2O2+2.5H2O
2LiOH·H2O+CO2→Li2CO3+3H2O
LiOH·H2O→LiOH+H2O
烧结过程由制氧机组向全部烧结炉内提供氧气氛围,氧气在烧结炉内与炉内物料反应,生成产物。在本工序中在一次烧结炉中进行,为了保证产品质量,整个烧结炉维持在氧气氛围中,由一根供气管在烧结炉一端以约150m3/h的风量通入富含氧气的空气,烧结炉上的三根通风管以约50m3/h 的风量排出热风。在此风量下,由于原料压实,基本上不会有粉尘产生,此温度下,氮气和氧气也不会发生反应。
(7)翻钵卸料、破碎(粗碎、细碎)、筛分
在烧结30h后,利用烧结炉内自带的冷却水管道中的水对炉内物料进行冷却,冷却6小时后,盛载烧结物料的钵体由匣钵升降机组提升,通过翻转机组将钵体中的物料卸入对辊破碎(粗碎)系统(机械磨),将块状的烧结半成品破碎成小块状,然后通过密闭的粉碎机进行机械破碎(细碎)成更小的粒状,然后将压散所得到粉状产物利用超声振筛机进行筛分,筛下物进入产品暂存仓,筛上物回机械破碎工段重新破碎。筛分工段采用微负压,会有少量废气G1-4经高20m、内径0.6m的排气筒(DA001~DA006)排放。
(8)洗涤、离心、干燥
从产品暂存仓中取出一定量的物料,在搅拌罐内用纯水进行自动洗涤,使一次烧结时物料表面残余碳酸锂和一水合氢氧化锂溶解于水中,再通过整体离心机去掉大部分水分,再经过干燥机干燥。
该过程产生洗涤包覆水W1-1和少量水蒸气,水蒸气经过排气筒排出。
(9)包覆
干燥后物料与包覆剂氧化铝在高速混合机中进行物理混合,该过程产生废气G1-5,经高20m、内径0.6m的排气筒排放,废气主要是在开仓产生,产生量较少。
(10)二次烧结
将密闭的物料暂存仓中的筛下物,经过称量、自动装钵、下料,进行机械装钵,在辊道窑中进行二次烧结,温度控制在400-700℃,防止烧结过程中产品结块。此过程中包覆剂中的水分将被蒸发。
(11)二次筛分
二次烧结后物料利用超声振筛机进行筛分,筛下物进入产品暂存仓,筛上物回机械破碎工段重新破碎,此过程会有少量废气G1-6,废气经高20m、内径0.6m的排气筒排放。
(12)批混、包装
筛分合格品通过密闭输送管道进入批混机,混合均匀后的物料通过管道输送至自动包装机进行真空包装出售。
批混过程均位于密闭设备内进行,全部过程均为自动化操作,各物料进出设备均为管道连接,批混机带独立除尘设备,采用微负压,会有少量废气 G1-7,经高20m、内径0.6m的排气筒排放。
NCM622生产过程生产工艺流程见下图。
NCM811生产工艺与NCM622生产工艺完全一致,其生产工艺流程如下:
副产品硫酸锂标准
根据811型产品各生产车间布置情况,设置4条年产3000吨811型生产线,设置3条年产4200吨811型生产线,设置1条年产3000吨811型生产线。
NCM622生产化学反应及其物料平衡表(单条生产线 单位:t/a)
NCM811生产涉及的化学反应及其物料平衡表(单位:t/a)
根据反应方程式平衡表可知,反应生成的水量为1399.18t/a,在一次烧结中全部蒸发,以水蒸气形式排放,在洗涤包覆中加入水量为4410t/a,其中90%进入废水,为3969t/a,通过干燥后水蒸气损失水量为441t/a。NCM622生产过程水平衡如图所示。
根据工程分析可知,反应生成的水量为1424.17t/a,在一次烧结中全部蒸发,以水蒸气形式排放,在洗涤包覆中加入水量为4274.80t/a,其中90%进入废水,为3847.32t/a,通过干燥后水蒸气损失水量为427.48t/a。NCM811生产过程水平衡如图所示。
Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2原料中锰的含量为11.9424%,Co的含量为12.8109%,镍的含量为38.2762%,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2产品中锰的含量为11.3356%,Co的含量为12.1599%,镍的含量为36.3314%。则NCM622生产线元素平衡如下:
镍元素平衡表(单条生产线 单位:t/a)
NCM622生产过程钴元素平衡如下表所示。
NCM622生产过程锰元素平衡如先所示。
Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2原料中锰的含量为5.9485%,Co的含量为6.3811%,镍的含量为50.8407%,产品NCM811中锰的含量为5.6473%,Co 的含量为6.058%,镍的含量为48.2668%。
NCM811 生产过程元素平衡如下表所示。
污水处理站锂回收工艺,全厂车间生产工艺废水经收集装置至沉降池进行自然沉淀,然后经过pH调节后进入超滤进行处理,然后加入稀硫酸进行两级提锂沉淀,RO反渗透处理后,浓水经蒸发浓缩后得到硫酸锂产品。根据各产品物料平衡分析,硫酸锂物料平衡分析如下:
①污水处理站1工艺(工艺废水处理,规模500m3/d)
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