Sistema de evaporación MVR para la extracción de litio y eliminación de impurezas de electrolitos de aluminio en baterías de litio de 5 t/h.

I. Antecedentes del proyecto

En el proceso de reciclaje de baterías de litio y la producción de material catódico, se genera un electrolito residual complejo y altamente corrosivo que contiene litio. Este electrolito contiene litio de gran valor, pero también impurezas como aluminio, hierro y fluoruros. Los métodos de tratamiento tradicionales resultan en bajas tasas de recuperación, altos costos y son propensos a la contaminación secundaria. Ante este desafío común en la industria, un cliente líder en reciclaje de baterías de Conqinphi necesitaba urgentemente un sistema dedicado capaz de eliminar las impurezas del electrolito de aluminio de forma eficiente y estable, así como enriquecer y recuperar los recursos de litio.

II.Solución

Para abordar los tres desafíos principales de los materiales de electrolitos de aluminio (alta corrosividad, fácil cristalización y contenido de impurezas), Conqinphi desarrolló de forma innovadora este sistema de evaporación MVR con una capacidad de procesamiento de 5 toneladas/hora, específicamente para la eliminación de impurezas de electrolitos de aluminio y la extracción de litio. Este sistema no es un simple sistema de evaporación y concentración, sino una solución personalizada que integra la eliminación de impurezas mediante pretratamiento, un diseño resistente a la corrosión y el enriquecimiento por evaporación MVR, logrando así la extracción económica y ecológica de recursos de litio de alto valor a partir de residuos peligrosos complejos.

III. Ventajas del sistema central

1. Proceso patentado de pretratamiento y eliminación de impurezas para un funcionamiento posterior estable.

El sistema integra un módulo patentado de purificación química y eliminación de impurezas en la etapa inicial. Mediante el control preciso de las condiciones de reacción, prioriza la precipitación y filtración de impurezas metálicas como el aluminio y el hierro, así como algunos fluoruros, lo que reduce considerablemente el riesgo de incrustaciones y obstrucciones en la etapa de evaporación posterior. Esto crea un requisito previo para el funcionamiento estable a largo plazo del sistema MVR y mejora la pureza del producto final de litio.

2. Materiales resistentes a la corrosión de primer nivel y diseño estructural

Para abordar los componentes altamente corrosivos, como los iones de fluoruro residuales en el material pretratado, los equipos principales del sistema (como calentadores, cámaras de evaporación, canales de flujo del compresor y bombas de circulación) utilizan materiales de alta resistencia a la corrosión, como Hastelloy C276 o aleaciones de titanio-paladio. Al mismo tiempo, el diseño estructural evita huecos y zonas muertas, solucionando así el problema de la corrosión y garantizando una larga vida útil y una alta fiabilidad del sistema en condiciones de funcionamiento rigurosas.

3. Evaporación MVR de alta eficiencia para un enriquecimiento de litio de alto rendimiento

La solución de alimentación purificada ingresa a la unidad de evaporación MVR. El sistema utiliza una eficiente tecnología de recompresión mecánica de vapor para evaporar una gran cantidad de agua de la solución de alimentación, lo que resulta en un enriquecimiento de la concentración de litio de decenas o incluso cientos de veces. La solución concentrada resultante (solución rica en litio) puede reintroducirse directamente en el proceso principal para la precipitación de carbonato o hidróxido de litio, logrando una tasa de recuperación de litio superior al 95% y maximizando así el aprovechamiento de los recursos.

4. Garantía de antical y limpieza en línea

A pesar del pretratamiento, el sistema está diseñado con medidas antiincrustantes integrales. Se emplea un proceso de circulación forzada (FC) de alto caudal para mantener un alto caudal dentro de los tubos, evitando la deposición de cristales. También se incluye un sistema automático de limpieza en línea (CIP), que realiza periódicamente lavados ácidos o alcalinos en los tubos de intercambio de calor para eliminar fácilmente las trazas de incrustaciones y mantener el sistema en un estado de transferencia de calor eficiente y constante.

5. Control inteligente y garantía de seguridad

Todo el sistema está controlado automáticamente por un sistema DCS/PLC, que monitorea parámetros clave como pH, densidad, temperatura y presión en tiempo real para garantizar que la reacción de eliminación de impurezas y el proceso de evaporación se mantengan siempre dentro de la ventana de proceso óptima. El sistema incorpora múltiples enclavamientos de seguridad que brindan protección integral contra riesgos como alta temperatura, alta presión y medios corrosivos, logrando así una seguridad inherente. 

III. Descripción general del flujo del proceso del sistema

1. Pretratamiento y eliminación de impurezas:  La materia prima líquida ingresa primero al reactor. Bajo condiciones controladas con precisión, se añaden reactivos específicos que precipitan impurezas como el aluminio y el hierro.

2. Filtración de precisión:  Después de la reacción, la suspensión ingresa a un sistema de filtración de precisión para lograr una eficiente separación sólido-líquido, obteniendo un líquido claro y purificado.

3. Evaporación y Enriquecimiento MVR:  Tras un precalentamiento multietapa, el líquido purificado entra en un evaporador MVR de circulación forzada para su concentración. El vapor secundario se calienta y presuriza mediante un compresor y luego se recicla como fuente de calor.

4. Salida de líquido concentrado:  después de que la evaporación alcanza la relación de concentración predeterminada, el líquido rico en litio de alta concentración se descarga continuamente y se transporta al proceso de precipitación de litio aguas abajo.

5. Tratamiento y reutilización de condensados: El condensado generado durante la evaporación contiene trazas de sustancias volátiles. Tras un tratamiento especializado, puede reutilizarse o eliminarse, lo que reduce la generación de aguas residuales.

IV. Resultados del proyecto y valor para el cliente

    La implementación exitosa de este sistema de evaporación MVR de extracción de litio y eliminación de impurezas de electrolitos de aluminio de 5 t/h ha aportado un valor innovador al cliente:

1. Beneficios económicos:  Transformar residuos peligrosos que antes requerían un tratamiento pago en recursos de litio de alto valor, convirtiendo los "residuos" en tesoros, abriendo nuevos puntos de crecimiento de ganancias y demostrando un retorno significativo de la inversión.

2. Protección ambiental y cumplimiento:  Lograr la recuperación de recursos y la reducción del volumen de residuos peligrosos, cumpliendo perfectamente con las regulaciones ambientales y de economía circular nacionales, y mejorando la imagen verde de la empresa.

3. Liderazgo tecnológico:  superar los cuellos de botella técnicos de la industria, construir barreras tecnológicas centrales para el cliente y mejorar su competitividad central en el campo del reciclaje de baterías de litio.

      Este proyecto significa que Conqinphi posee una capacidad técnica líder y una amplia experiencia en ingeniería en el manejo de materiales extremadamente complejos y altamente corrosivos, brindando soporte de equipos clave para el reciclaje de recursos en toda la cadena de la industria de baterías de litio.