Evaporador MVR de extracción de electrolitos de litio de 3 t/h

I. Descripción general del proyecto

Propietario: Fabricante de material de cátodo de fosfato de hierro y litio con una capacidad de producción anual de 50.000 toneladas.

Condiciones de operación: Licor madre de precipitación de litio Li₂CO₃ de grado batería 3 t/h, Li⁺ 2,2 g/L, Na⁺ 65 g/L, CO₃²⁻ 45 g/L, pH 11, que contiene trazas de P, F y Fe; El sistema original utilizaba evaporación de triple efecto + centrifugación, lo que generaba una pérdida de arrastre de litio >8%, un consumo de vapor de 0,42 t/t, altos costos operativos y una importante niebla blanca en el sitio.

Objetivos:

1. Tasa de recuperación de litio ≥98%, subproducto Na₂CO₃·10H₂O que alcanza el grado industrial;

2. Consumo energético integral por tonelada de agua ≤28 kWh, reposición de vapor vivo cero;

3. Funcionamiento continuo del sistema ≥8.000 h/a, parada para limpieza ≤4 veces/año;

4. Ciclo de entrega ≤4 meses, garantía de 3 años, servicio de ciclo de vida completo.

II. Proceso de Cooperación (Nodos Clave)

1. Prueba a escala piloto de laboratorio (7 días): el propio laboratorio integral de muestras de agua de Conqinphi completa la determinación del diagrama de fase cuaternaria Li-Na-CO₃-H₂O, verificando que la pérdida de litio de la ruta de separación de sal congelada + MVR es <0,5%.

2. Verificación a escala piloto (30 días): prueba a escala piloto en sitio con capacidad de 5 m³/d sobre patines, operación continua durante 720 h, rendimiento de litio del 98,3 %, el propietario emite un informe de aceptación.

3. Paquete de Proceso y Firma de Contrato Comercial: Presentación de PFD, PID, lista de equipos y valores de consumo energético garantizados; finalización del acuerdo técnico y firma del contrato dentro de los 15 días.

4. Diseño detallado: Finalización de dibujos de diseño, cálculos de tensión y otros informes dentro de los 30 días, cumpliendo con los estándares de producción de seguridad de baterías de litio.

5. Fabricación de equipos: Evaporadores de titanio, separadores, intercambiadores de calor, sistema de secado de licor madre, sistema de precalentamiento, etc., se fabrican simultáneamente en la fábrica.

6. Instalación y puesta en marcha: Envío montado sobre patines + conexión de brida en el sitio, finalización mecánica en 15 días; transporte intermodal de agua y sal y pruebas de rendimiento completadas en 30 días.

7. Prueba de rendimiento: prueba continua de 72 horas: tasa de recuperación de litio 98,5 %, consumo de vapor 0 t, consumo de energía 26,8 kWh/t, aprobó la aceptación en el primer intento.

8. Capacitación en operación y mantenimiento: se proporcionan procedimientos operativos estándar (SOP), listas de verificación de inspección y sistema de capacitación en realidad virtual; tasa de certificación del 100 % para los operadores del propietario.

III. Configuración del sistema y aspectos destacados del proceso

1. Ruta del proceso

Concentración de película descendente MVR → Cristalización flash por circulación forzada → Desnitrificación criogénica → Secado centrífugo → Reciclaje de Li₂CO₃ de grado batería

2. Equipo clave

Evaporador de película descendente: área de intercambio de calor de 180 m², placa compuesta de titanio/titanio, resistente a la corrosión bajo tensión por CO₃²⁻;

Compresor: aumento de temperatura de 24 ℃, eficiencia isentrópica del 85 %, conversión de frecuencia del 10 al 100 %, ciclo de mantenimiento de 5 años;

Cristalizador de circulación forzada: tubo guía de φ2,2 m + patas de lavado, tamaño de partícula 0,4-0,8 mm >70%;

Secado de licor madre: Secador de rastrillo, contenido de humedad del residuo <5%, exento de vertedero según HW18.

3. Estrategia de control

Sistema de control automático PLC: Densidad del punto final de evaporación ±0,002 g/cm³, margen de aumento del compresor >15%;

Analizador de litio-sodio en línea (ICP-OES) + limpieza predictiva con IA, escalando la precisión de alerta temprana al 96%;

Integración perfecta de todo el DCS de la planta con el MES del propietario, granularidad de datos de 1 segundo, compatible con operación y mantenimiento remotos a través de Web/APP.

IV. Datos operativos (Evaluación del desempeño - mayo de 2025)

1.Capacidad de procesamiento: 3,0 t/h (valor de diseño 100%)

2. Tasa de recuperación de litio: 98,5 % (> Objetivo contractual 98 %)

3. Consumo de energía: 26,8 kWh/t (incluida refrigeración y secado)

4.Vapor vivo: 0 t (Apagado después de <30 min de precalentamiento)

5. Subproducto Na₂CO₃·10H₂O: 0,9 t/d, pureza 99,1%, vendido a fábricas de vidrio por 400 RMB/t

6. Tasa de operación del sistema: 8.300 h/a (primer año de evaluación)

7. Ciclo de limpieza: 90 días (ácido oxálico + ultrasonidos combinados, completado en 6 horas)

V. Resumen de las ventajas técnicas

1. Tasa de recuperación de litio líder en la industria: Control preciso del diagrama de fases + desnitrificación criogénica, licor madre Li⁺ <0,04 g/L, pérdida <0,5 %. 2. Ahorro extremo de energía: MVR + película descendente + levitación magnética, ahorrando un 65 % más de electricidad que los sistemas tradicionales de tres efectos, lo que resulta en un ahorro anual en costos de electricidad de 3,2 millones de yuanes.

3. Estabilidad a largo plazo: materiales de titanio + acero dúplex, resistente a la corrosión por CO₃²⁻/F⁻/P⁻, vida útil del equipo >12 años.

4. Entrega modular: tasa de prefabricación en fábrica del 90%, lo que reduce la instalación en el sitio en un 70% y acorta el período de construcción en un 30%.

5. Cero vapor, cero niebla blanca: sistema completamente cerrado, vapor secundario 100 % comprimido y reutilizado, sin contaminación visual en el sitio.

VI.Servicio de ciclo de vida completo:

1. Período de garantía: 1 año, compresor libre de revisión mayor durante 5 años;

2. Almacén de repuestos: los repuestos clave llegan al sitio dentro de las 48 horas;

3. Operación y mantenimiento remotos: monitoreo en la nube las 24 horas del día, los 7 días de la semana, ingeniero de servicio dedicado para soporte personalizado;

4. Servicio de Actualización: Proporciona interfaces de expansión para aumentos de producción posteriores a 5 t/h (con base de compresor y conexiones de tuberías reservadas). 5. Sistema de Capacitación: Dos visitas técnicas de seguimiento al año; la certificación de habilidades del operador se mantiene vigente.

VII. Valor para el cliente

Tras la puesta en marcha del proyecto, el propietario reciclará anualmente 180 toneladas de Li₂CO₃ de grado batería, con un valor de 14,4 millones de RMB; ahorrará 38.000 toneladas de vapor, equivalentes a 7,6 millones de RMB; generará 1,3 millones de RMB en ingresos a partir del subproducto Na₂CO₃; lo que suma un total de 23,3 millones de RMB en beneficios económicos anuales. Simultáneamente, logrará el vertido cero de aguas residuales con litio, sentando las bases ambientales para la posterior expansión del proyecto de fosfato de hierro y litio de 100.000 toneladas.