Мельница Раймонда для производства гидроксида лития — анализ применения продукта и план технико-экономического обоснования

1. Обзор продукта

1.1 Введение в гидроксид лития

Гидроксид лития (LiOH) — это неорганическое соединение, представляющее собой белый кристаллический порошок. Его физические свойства следующие:

Гидроксид лития в основном используется для производства солей лития, смазок на основе лития, электролита для щелочных батарей, а также абсорбирующих растворов для охладителей на основе бромида лития. В связи с быстрым развитием отрасли производства транспортных средств на новых источниках энергии рыночный спрос на гидроксид лития батарейного качества, являющийся ключевым сырьем для производства тройных катодных материалов, неуклонно растет.

1.2 Введение в Мельница Раймонда

Мельница Реймонда (валковая подвесная мельница) — это оборудование для сухого измельчения, широко используемое в переработке неметаллических минералов. Мельница Реймонда для сподумена специально разработана для измельчения литиевого сырья, такого как сподумен и лепидолит, с твердостью по шкале Мооса ниже 7. В ней используется сжимающее действие измельчающих валков и колец для дробления и измельчения материалов до мелкого порошка с размером частиц 80–600 меш. Мельница Реймонда является одним из ключевых элементов оборудования на начальном этапе производства катодных материалов для литиевых батарей (таких как карбонат лития и гидроксид лития).

В процессах извлечения лития для увеличения удельной поверхности частиц и повышения скорости и эффективности реакции электролита, содержащего примеси, при нагревании и перемешивании электролит необходимо направлять в мельницу Реймонда для измельчения до порошкообразного состояния. Мельница Реймонда европейского типа также широко используется для измельчения литиевой руды, являясь идеальным решением для сухого измельчения.

2. Технические требования к измельчению гидроксида лития

2.1 Требования к качеству продукции

К различным сортам гидроксида лития предъявляются разные требования к степени измельчения:

2.2 Особые сложности при измельчении гидроксида лития

Измельчение гидроксида лития сопряжено со следующими особыми трудностями:

1. Гигроскопичность – Гидроксид лития легко поглощает углекислый газ и влагу из воздуха, что приводит к слипанию стенок и забиванию материала.
2. Высокая щелочность – Его сильнощелочная природа вызывает коррозию оборудования.
3. Клейкость – Он имеет склонность к слипанию, что сказывается на эффективности измельчения и плавности разгрузки.
4. Строгие требования к чистоте – В областях применения, связанных с производством аккумуляторов, требуется “нулевая терпимость” к металлическим примесям.
5. Чувствительность к температуре – Локальный перегрев может привести к ухудшению свойств материала.

3. Технический анализ измельчения гидроксида лития с помощью мельницы Реймонда

3.1 Принцип работы Мельница Раймонда

Основными компонентами мельницы Раймонда являются неподвижное опорное кольцо и вращающиеся измельчающие валки. По краю опорного кольца установлено измельчающее кольцо. При вращении валков вокруг вертикальной оси центробежная сила плотно прижимает их к измельчающему кольцу. Скребки, вращающиеся вместе с валками, распределяют материал на опорной пластине между валками и кольцом, где он измельчается под действием сжатия и трения. Измельчённый порошок поднимается потоком воздуха от вентилятора, проходит через классификатор, а мелкие частицы, соответствующие требованиям по степени измельчения, поступают в циклонный коллектор для сбора.

3.2 Параметры технологической осуществимости переработки гидроксида лития с использованием мельницы Реймонда

3.3 Оценка применимости Мельница Раймонда для гидроксида лития

✅ Подходящие области применения:

• Переработка грубого порошка гидроксида лития промышленного качества (80–200 меш)
• Предварительное измельчение исходных материалов, таких как прокаленный сподумен
• Переработка промежуточных продуктов на основе гидроксида лития с менее строгими требованиями к содержанию металлических примесей
• Получение порошков первичной литиевой руды (100–150 мкм)

❌ Неподходящие области применения:

• Ультратонкое измельчение гидроксида лития батарейного качества (D50 = 3–8 мкм)
• Области применения со строгими ограничениями по содержанию металлических примесей

3.4 Основные риски, связанные с использованием мельницы Раймонда для производства гидроксида лития

1. Риск загрязнения металлами – В отрасли, как правило, не рекомендуется использовать традиционные механические прессовые установки (такие как Мельницы Raymond), поскольку в них легко попадают железные опилки и возникают проблемы с герметичностью.
2. Проблемы с герметичностью – Гидроксид лития является гигроскопичным веществом, а мельницы Раймонда не позволяют полностью изолировать его от воздуха и влаги.
3. Ограничение степени измельчения – Продукция, получаемая на мельнице Реймонда, обычно имеет размер частиц 80–400 меш, что далеко от микронового уровня, требуемого для аккумуляторного качества.
4. Оклейка стен – Склеивающиеся свойства гидроксида лития могут приводить к образованию заторов в камере измельчения и трубопроводах.

4. Планы реализации

4.1 Вариант 1: Переработка крупнозернистого порошка для получения гидроксида лития промышленного качества (рекомендуется использовать мельницу Раймонда)

Сценарий применения: Переработка грубого порошка гидроксида лития промышленного качества с требуемой степенью измельчения 80–200 меш и менее строгими ограничениями по содержанию металлических примесей.

Технологический процесс:

Литий-гидроксид в насыпном виде → Щековая дробилка (грубое дробление) → Элеватор → Накопительный бункер →
Электромагнитный вибрационный питатель → Мельница Реймонда (измельчение) → Классификатор (сепарация) →
Циклонный пылеуловитель → Импульсный пылеуловитель → Упаковка готовой продукции

Рекомендуемая конфигурация оборудования:

Номер модели мельницы Раймонда:

Основные меры предосторожности:

• Исходный материал необходимо тщательно высушить до содержания влаги ниже 1%; в противном случае возникнут застревание в стенках и забивание
• Все детали, контактирующие с материалом, должны быть изготовлены из нержавеющей стали марки 304/316L или иметь керамическое/полиуретановое покрытие для защиты от сильной щелочной коррозии
• Система должна работать в режиме полного замкнутого контура с отрицательным давлением и импульсным пылесборником
• Для дистанционного управления и автоматической настройки рекомендуется использовать полностью автоматическое управление с помощью ПЛК

4.2 Вариант 2: Ультратонкое измельчение гидроксида лития батарейного качества (мельница Раймонда НЕ рекомендуется)

Сценарий применения: Ультратонкое измельчение гидроксида лития батарейного качества с требуемыми показателями D50 = 3–8 мкм и D97 ≤ 15 мкм.

Рекомендуемое оборудование: Мельница с противоположными струями в псевдоожиженном слое с азотной защитой

Основания для рекомендации:

• Отсутствие загрязнения металлами – Благодаря высокоскоростному воздушному потоку частицы сталкиваются друг с другом; отсутствие измельчающих элементов и механического износа обеспечивает высокую степень очистки
• Низкотемпературное измельчение – Расширение воздуха поглощает тепло, обеспечивая охлаждение камеры и предотвращая термическое разложение
• Защита азотом в замкнутом контуре – Содержание кислорода можно регулировать до однозначных значений в ppm, что предотвращает поглощение влаги и окисление
• Взрывозащищенная конструкция – Цельная взрывозащищенная конструкция с динамической балансировкой PID для обеспечения безопасности технологического процесса

Параметры эталонного оборудования:

4.3 Вариант 3: Предварительное измельчение прокаленного сподумена (использование мельницы Реймонда в полном режиме)

Сценарий применения: Предварительное измельчение прокаленного сподумена в процессе извлечения лития с использованием серной кислоты.

Кальцинированный сподумен представляет собой смешанный материал, который, как правило, требует сухого измельчения до фракции около 200 меш, что вполне по силам мельнице Реймонда. К типичным видам оборудования для измельчения кальцинированного сподумена относятся мельницы Реймонда серии R и маятниковые мельницы HC, позволяющие получать порошок с фракцией от 80 до 2 500 меш.

Рекомендуемый порядок действий:

Прокаленный сподумен → Щековая дробилка → Мельница Реймонда → Классификатор → Коллектор → Следующий этап переработки (кислотное обжигание и т. п.)

4.4 Сводная таблица сравнения вариантов выбора оборудования

5. Выводы и рекомендации

5.1 Общий вывод

Мельница «Рэймонд» может может использоваться для измельчения гидроксида лития, но его применимость имеет четкие границы:

1. Переработка гидроксида лития промышленного качества в виде крупного порошка (80–200 меш): ВОЗМОЖНО. Мельница Raymond отличается проверенной конструкцией, более низкими капитальными затратами и высокой производительностью — это экономически выгодный выбор.
2. Ультратонкое измельчение гидроксида лития батарейного качества (D50 = 3–8 мкм): НЕВОЗМОЖНО. Такой степени чистоты достичь невозможно, к тому же существует риск загрязнения металлом; в отрасли это не рекомендуется.

5.2 Рекомендации по внедрению

Если для измельчения гидроксида лития выбран мельница Raymond, мы рекомендуем:

1. Строгий контроль влажности: Исходное сырье необходимо тщательно высушить до содержания влаги ниже 1%.
2. Защита от коррозии: Все поверхности, контактирующие с продуктом, должны быть изготовлены из нержавеющей стали или иметь керамическое покрытие.
3. Модернизация уплотнений: Улучшить герметичность системы для предотвращения поглощения влаги и проникновения пыли.
4. Экологические аксессуары: Установить высокоэффективные импульсные пылеуловители для обеспечения соответствия нормам выбросов.
5. Пробное измельчение: Попросите поставщика оборудования провести пробный запуск с использованием вашего материала для проверки рабочих характеристик.
6. Автоматизация: Используйте системы управления на базе ПЛК для обеспечения стабильности и эффективности производства.

При производстве гидроксида лития батарейного качества мы рекомендуем:

Непосредственно оцените систему струйной мельницы с псевдоожиженным слоем и замкнутым контуром азота. Несмотря на более высокие начальные инвестиции, она гарантирует чистоту и тонкость помола продукта.