1、锂云母生产高纯碳酸锂技术产业化的可研报告锂云母生产高纯碳酸锂技术产业化的可研报告目录1 总论11 概述碳酸锂一种无机化合物化学式为 Li2CO3 为无色单斜晶系结晶体或白色粉末密度 211gcm3 熔点 618溶于稀酸微溶于水在冷水中溶解度较热水下大不溶于醇及丙酮可用于制陶瓷药物催化剂等常用的锂离子电池原料世界锂矿资源主要集中在智利中国巴西加拿大和澳大利亚等国家全球已查明的锂资源量达 1200 万多吨其中世界盐湖锂资源主要分布在智利阿根廷中国及美国花岗伟晶岩锂矿床主要分布在澳大利亚加拿大芬兰中国津巴布韦南非和刚果印度和法国也发现伟晶岩锂矿床但是不具有商业开发价值目前世界上只有少数国家拥有可经济
2、开发利用的锂资源预测世界锂盐产品的需求量每年以 68的速度稳步增长特别是随着建材电子汽车信息等产业的飞速发展碳酸锂已成为锂化合物中最重要的产品以其为基础原料可以生产各种锂化合物近年来作为锂离子电池的正极材料电解质使用的高纯碳酸锂越来越受到人们的重视 多年来我国碳酸锂生产规模无法满足国内市场市场需求部分依赖进口近几年国内碳酸锂发展迅速产能产量有很大提高市场竞争日益激烈中科院物理研究所研究员黄学杰预测到 2015 年中国锂离子电池及材料市场规模将达到 2000 亿3000 亿元到 2020 年则可能达到万亿元规模增量主要来自动力与储能电池的发展政策积极引导随着铅酸蓄电池行业整合力度加大锂离子电池行
3、业发展进程将明显加速自从九部委联合开展的 2011 年环保专项行动正式实施以来全国全面彻查铅蓄电池企业的环境违法问题大量铅蓄电池生产企业被关停整治 3 月 1 日工业和信息化部公式了被业内称为史上最高门槛的 征求意见稿铅酸电池行业将面临彻底洗牌预计未来 3 年内该行业将有三分之二落后产能面临淘汰铅酸蓄电池厂商将由 2000 多家减少到不超过 300 家其市场份额也将被锂离子电池抢占锂离子电池替代铅酸和镍氢电池已是必然趋势随着价格持续下降锂离子电池取代铅酸电池和镍氢电池的速度也在加快在消费电子领域锂离子电池几乎完全取代了后两者预计今年智能手机市场锂电池需求增速为 50 平板电脑市场锂电池需求增速
4、超过 230 明年将继续高速增长目前锂离子电池在电动工具领域渗透率约为 70 接下来其取代铅酸和镍氢电池的领域将依次是电动自行车电池 UPS 电动汽车和电网储能新材料产业十二五发展规划中明确指出 2015 年新能源汽车累计产销量将超过 50 万辆需要能量型动力电池模块 150 亿瓦时年功率型 30 亿瓦时年电池隔膜 1 亿平方米年六氟磷酸锂电解质盐1000 吨年正极材料 1 万吨年碳基负极材料 4000 吨年乘用车需求超过 1200 万辆电动汽车科技发展十二五专项规划中也明确提出纯电驱动将成为我国新能源汽车技术的发展方向 这一定论将显著利于锂离子电池行业的发展材料供不应求国内电池级碳酸锂的供应
5、量为 12 万吨市场需求量为 19 万吨目前我国锂离子电池市场仍处于供不应求的状态以碳酸锂为例我国现有的碳酸锂产能在 33 万吨左右其中电池级碳酸锂产能只占 13 国内电池级碳酸锂的供应量为 12 万吨市场需求量为 19 万吨大连丽昌新材料有限公司总经理耿世达博士在接受中国电子报记者采访时表示由于大量铅酸电池生产企业的退出国内锂电企业均迅速扩大产能以求占领市场但是工艺水平相对较高的上游材料产量毕竟有限包括丽昌在内的很多材料企业全部产出均被日企所买断澳大利亚银河资源拥有全球第二大锂辉石矿 凯特琳矿山其去年在张家港投资的全资子公司银河锂业负责将锂辉石加工为电池级碳酸锂银河锂业年设计产能全球第一高达
6、 17 万吨而日本三菱集团和中国国内的 13 家主要电池材料商早已将尚在规划中的产能瓜分殆尽在政策的有力推动下大量资本正快速进入锂电池上下游产业赛迪顾问投资部副总经理吴辉表示锂离子电池迎来了新的投资热潮仅投资进入锂离子电池正极材料开发的就有日亚化学当升科技比亚迪湖南杉杉天津巴莫科技等数十家企业产能有望快速释放企业应理性进入进入锂电池行业的技术门槛较高锂资源也相对匮乏企业应在充分调研和技术积累的基础上再作打算工业和信息化部新材料产业十二五发展规划中指出将建立健全新材料产业统计监测体系把握行业运行动态及时发布相关信息避免盲目发展与重复建设引导和规范新材料产业有序发展进入锂离子电池行业的技术门槛较高
7、锂资源也相对匮乏企业应在充分调研和技术积累的基础上再作打算切忌盲目跟风在日前刚刚结束的中国电子展上记者发现很多原先在传统电子行业拥有国际领先技术水平的国内企业已经通过对原核心技术改造而成功切入了锂离子电池行业为锂离子电池行业输入新鲜血液的同时更是为行业技术进步提供了强大的支撑佛山市金银河机械设备有限公司锂电事业部负责人李华林告诉中国电子报记者由于产品的供不应求和市场的巨大潜力锂离子电池行业吸引了很多有实力的企业加入这些企业通过多年来的技术积累充分利用自身优势选择最适合企业的产业链环节成功切入了锂离子电池行业金银河目前致力于锂离子电池生产的第一道工序浆料搅拌这也正是基于其国际领先的液体胶生产技术
8、基础当前形势下越来越多的锂离子电池厂家开始扩大生产产业链配套企业也纷纷上马意欲抢先占领市场份额这的确在情理之中但是政府尚未出台相关政策引导锂离子电池应用市场急速扩张的市场中还有很多不稳定因素随着跟进的企业越来越多良莠不齐的现象日益凸显那么原本意料之外的行业洗牌也可能会来临3 建设规模及产品分析31 产品方案及规模本高纯碳酸锂产品通过对锂矿石烧结然后浸取提出其中的锂浸出液经除杂后用碳酸钠沉淀制备出碳酸锂最后再经提纯后得出根据年处理锂矿石的量可算出最终高纯碳酸锂的产量32 产品质量标准及包装形式所生产的高纯碳酸锂经检测后应符合国家标准产品分类按化学成分不同分为 Li2CO3-05Li2CO3-04
9、5 和 Li2CO3-04 三个牌号表 6 高纯碳酸锂各化学成分标准2为了保证塑料包装袋的质量一包装袋制作材料规格及重量一种无机化合物化学式为 Li2CO3 可用于制陶瓷药物催化剂等常用的锂离子电池原料酸不溶于乙醇丙酮加热至沸点时开始部分分解成 氧化锂和 二氧化碳Li2CO3 加热 Li2O CO242 工艺技术43 工艺流程及物流平衡44 主要设备选择441 回转窑筒体由不同厚度钢板事先卷成的筒体内镶砌有耐火材料圆筒外面套装有几道轮带筒体成一定斜度坐落在与轮带相对应的托轮上表 7 回转窑筒体3规模td 窑规格m 热端钢板厚 mm 烧成带钢板厚 mm 轮带下钢板厚 mm 轮带两侧过渡板厚 mm
10、 齿轮两侧板厚 mm 其它钢板厚度 mm 4000 4774 4532 45 28 4000 47574 50 30 35 25 50004872 50 32 42 28 轮带轮带是一个坚固的大钢圈套装在筒体上支撑回转窑 包括窑砖和物料的全部重力轮带的重量从20 吨直径 36m 到 100 吨直径 56m 不等轮带附近的壁厚增大目的是减少托轮的压力而产生的变形托轮托轮其直径一般为轮带的 14 宽比轮带宽 50100mm液压挡轮液压挡轮是围绕纵向轴运动的滚轮安装在窑尾轮带靠近窑头侧的平面上能及时指出窑体在托轮上的运转位置是不否合理并限制或控制窑体轴向窜动当窑出现故障或检修时为保证窑筒体温度均匀避
11、免筒体变形需缓慢旋转窑 0102 转分种需设置附属电机和减速机回转窑是在负压下操作的在筒体与窑头罩烟室连接的地方都存在缝隙为防止漏风必须设有密封装置否则会漏风和漏料表 8 国外预分解窑的技术指标3442 破碎机表 9 垂式破碎机和反击式破碎机的比较4序号 项目 锤式破碎机 反击式破碎机 1 主要结构 转子主轴锤架锤头销轴机架破碎板筛板传动部件一组锤头铰支在锤架上主 转子打击板机架反击板均整篦板传动部件打击板刚性连接在转子上 2 破碎机理 单个锤头对物料冲击破碎自由破碎反击破碎物料获得的速度和动能有限 利用整个转子的惯性对物料冲击破碎自由破碎反击破碎铣削破碎物料获得的速度和动能较大 3破碎腔 破
12、碎腔较小冲击作用不能充分发挥 破碎腔较大使物料有一定的活动空间充分利用冲击作用 4 起始打击方向 锤头向下顺势打击物料破碎作用小 板锤向上逆势打击物料破碎作用大 5 产品粒度 产品粒度受篦条间缝隙宽度控制 产品粒度主要决定于转子转速及转子外缘与均整篦板间的间隙 6 磨损 磨损稍小 磨损大 7 应用 主要破碎中硬物料 主要破碎中硬物料也有用于熟料破碎 结合破碎需求和经济性最终确定选择反击式破碎机反击破碎破碎料块群的重心是沿力学轨迹射入和反射出反击板反击板是控制物料流向的主导因素它也产生部分破碎效应反击式破碎机示意图1-防护衬板 2-下机体 3-上机体 4-锤头 5-转子 6-羊眼螺栓 7-反击板
13、 8-球面垫圈 9-锥面垫圈 10-给矿溜板 11-链幕转子必须具有足够的重量以适应粉碎大块矿石的要求又分为整体式铸钢组合式数块铸钢或钢板构成转子是反击式粉碎机的主要工作部件又是作高速旋转的故要求运转要平衡打击锤用于打击矿石固定在转子上由高锰钢制作与转子固定方式刚性连接有螺钉固定压板固定楔块固定 打击锤数目据矿块大小矿石硬度转子长度而定一般若粒度大硬则数目少但重量应大否则若粉碎比大则数目多 反击板折线简单效率不高圆弧效率高反击物料大多与其垂直碰撞栅条有分级作用导板保持适当的卸料点一般给料板的倾角为 30 度左右 在 30 度时第一次被冲击的物料沿转子切线方向飞向反击板中部粉碎效果良好 在 30
14、 度时卸料点低物料飞向反击板上部的悬挂轴处对转子冲击厉害而且新给入矿石阻碍被击矿石退出易形成物料堆积 443 湿式球磨机经粉碎后的锂云母熟料加入浸取液后必须经过进一步的球磨矿中的有用元素才会被浸取出来 因此球磨机这一设备是必不可少的球磨机可处理各种硬度的矿石其破碎比大通常为它的给矿粒度最大为 65mm 最适宜的粒度在 6mm 以下它的产品粒度在 mm 之间因此在选矿厂被广泛地用来磨碎各种矿石普通球磨机的研磨罐体是滚筒式筒内装有若干磨球当电机旋转时带动滚筒旋转筒内磨球和材料在作竖直圆周运动过程中互相撞击研磨材料444 过滤设备经球磨后矿中的有用金属大部分溶解进入浸取液中这时需将浸出液从矿渣中分离
15、出来在后面的固液分离工序中也要大量用到过滤这一程序以推动力来分类过滤机分为重力过滤机自由沉降式加压过滤机压榨式真空过滤机负压式结合本设计中有些工序的物料黏度较大较难过滤且固体物料较多大部分所需为滤液考虑到操作的连续性和节能性建议安装预涂式真空转鼓过滤机既能够有效的分离出液体也能连续刮下固体物料预涂式真空转鼓过滤机是在普通转鼓过滤机的基础上增设预涂技术的高效精细过滤机是属外滤面预涂层型真空转鼓过滤机转鼓表面吸附预涂层作助滤剂刮刀自动卸料连续工作特别适用于固相含量较低颗粒较细微胶质易堵塞滤布的悬浮液的分离可获得高澄清度的滤液现制造生产的预涂式过滤机的面积有 10到 70各种不同的规格和型式型号的组
16、成及其代表意义YT 25 预涂式过滤机 规格过滤面积 m2本机主要由转鼓槽体自动机械刮刀搅拌装置洗涤和清洗装置传动装置等几部分组成45 自控技术方案本着稳定工艺参数保证产品质量提高生产效率同时考虑经济适用节约投资的原则本工程拟采用控制系统工业电视监视系统和常规仪表相结合的原则对生产过程进行监控将主要工艺参数的控制显示累积事故报警引入控制室进行监控操作人员通过常规仪表和控制系统工业电视监视系统进行操作控制和维护以达到稳定工艺参数保证产品质量减轻劳动强度确保安全生产的目的同时为了方便现场操作在现场设置部分就地显示仪表控制系统的选择本工程选用在国内有良好使用业绩性能价格比优良的控制系统且应具有以下功
17、能过程控制功能控制站除了应完成基本监测调节和顺控功能外还可以按过程需要选用串级比值前馈纯滞后时间补偿等高级控制功能此外还可以运用各种算法组成综合控制算式实现更复杂的控制要求操作功能操作站使操作员可在正常或异常情况下对站内各设备进行控制并可监视全线各站的操作数据和状态操作键盘至少有以下功能选择画面控制方式选择设定值输出值的升降开阀关阀机泵起动停止顺序启动选择报警组报警确认复位打印屏幕指定选择趋势记录和报表显示功能操作站应具有下列画面显示功能菜单画面按工艺分区组织 流程图画面带开窗口显示功能 控制分组画面回路参数画面趋势曲线画面报警汇总画面报警功能的系统报警功能应能自动诊断出操作站现场控制站或通信
18、系统的故障向操作员发出报警并显示出故障的物理位置和故障的性质制表打印功能用报表生成软件可以建立和修改报表并可以对报表的各个字段进行组态报表功能可以由程序控制报警控制和操作员控制启动系统应能生成以下报表实时报表 报警打印 定时报表 日报班报月报重要参数的时报 报警汇总报表操作记录报表系统维护报表信息管理功能根据工艺操作和管理的需要选用外部存储器将比较重要的信息保存下来外部存储器的型式和容量可根据需要保存信息的多少保存时间的长短以及有足够的裕量来确定系统组态功能应具有离线及在线系统组态功能至少应有如下组态功能过程变量的零点量程及报警限设定控制回路组态建立实时和历史数据库建立显示画面建立报表程序编译
19、组态下装组态在线修改过程变量监视显示和修改所有参数仪表选型在满足工艺要求的前提下以先进可靠经济和使用方便为原则尽可能选用系列化标准化的仪表以提高仪表互换性在仪表材质的选用上与工艺介质接触部分的仪表材质不低于仪表所在工艺设备或管道的材质同时尽可能集中选用一个厂家或地区的产品以后的采购温度仪表就地温度检测仪表选用双金属温度计集中温度检测一般进用铂热电阻和热电偶压力仪表就地压力检测一般选用不锈钢压力表有脉动的场合选用耐震压力表有腐蚀粘稠结晶的场所选用隔膜压力表或隔膜耐震压力表要求集中的压力点选用智能压力变送器流量仪表流量就地检测一般选用玻璃转子流量计只要累积的场合可选用水表集中流量选用孔板和智能差压
20、变送器电磁流量计旋涡流量计物位仪表就地液位计一般采用玻璃管液位计集中的液位点一般采用智能液位变送器和法兰远传式差压变送器超声波液位计浮筒液位开关分析仪表对产品质量安全生产环境卫生有关的参数进行自动分析并根据工艺要求采用国内优质产品执行器调节阀采用电式执行机构并根据介质的特性选用调节阀阀体阀芯隔膜填料材质等按介质的特性来选择控制室的设置根据工艺的特点本工程共设置二个控制室其设置 m4m 控制室一个工序设置 m5m 控制室个仪表的供电仪表电源为 220VAC 士 1050Hz 士 5 总容量约为 1KVA 由电气专业送至各控制室仪表盘内或 UPS 上生产装置的控制系统和现场仪表由不间断电源 UPS 供电在外部电源故障期间 UPS 提供后备电源电池组 其容量是能使控制系统和仪表正常工作至少 0 分钟时间安全技术措施为及时了解现场情况确保安全生产在各重要工序设置工业电视监视系统标准规范过程测量和自控仪表的功能标志及图形符号 HGT20505-2000 自动化仪表选型设计规定 HGT20507-2000 仪表供电设计规定 HGT20509-2000 仪表系统接地设计规定 HGT20513-2000 分散控制系统工程设计规定 HGT20573-1995
