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锂加工用搅拌器和混合解决方案

从原材料到电池级材料

作为电池原材料的锂产品主要有两种,即碳酸锂(LC)和单水氢氧化锂(LHM)。这两种产品都是矿山锂加工的主要目标,因为它们可以直接销售给电动汽车电池生产商。
Dr. Bernd Nienhaus
Business Development Manager
EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH
bernd.nienhaus@ekato.com

强化你的锂加工工艺

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最大限度地提高锂加工效率。
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目前,几乎所有的锂都是从地下抽取的氯化锂卤水或硬岩锂辉石中提取的。

生产电池级锂有几种不同的提炼工艺,但大多数工艺通常包括以下步骤:

1.- 提取: 锂是从卤水或坚硬的岩石中提取的。
2.- 浓缩: 提取的锂通过蒸发过程浓缩。
3.- 净化: 主要通过萃取、沉淀和结晶过程,将浓缩的锂进行提纯以去除杂质。
4.- 转化: 纯化后的锂通过反应或碳化转化为碳酸锂或氢氧化锂,这些形式的锂用于电池制造。

在上述每个阶段中,搅拌对于确保均匀混合、适当的反应动力学以及高效的传热和传质都至关重要。

将锂提炼成碳酸锂的搅拌器和混合解决方案

要从盐水或硬岩闪长岩中提纯碳酸锂,需要将其与杂质分离。第一步是通过沉淀结晶工艺进行分离。但要获得可直接加工的电池材料,进一步的提纯步骤是不可避免的。在这一步骤中,碳酸氢锂通过添加二氧化碳进行溶解。然后过滤掉残留的固体杂质,再重新沉淀纯净的碳酸锂,使二氧化碳再次释放出来。

碳化步骤包括两个搅拌反应步骤:

特别是在低温下用二氧化碳对碳酸锂悬浮液进行充气时,应使用高效的气液分散器。

在高温下进行分解时,也需要进行有效的混合,在此过程中,二氧化碳会被还原,并可在碳化步骤中再次使用。

用碳酸化法提纯碳酸锂

将可溶性锂化合物(从卤水中提取的氯化锂、从硬岩中提取的硫酸锂)转化为碳酸锂的过程通常在牵伸管结晶器中进行,在这种情况下,牵伸管结晶器不使用蒸发,而主要使用碳酸钠进料。在一条平行的生产线上,硫酸钠(硫酸钠)通常也作为副产品在牵伸管结晶器中进行精制和提纯。

纯化的氯化锂溶液用碳酸钠(纯碱)处理,沉淀出碳酸锂(Li₂CO₃)。

LiCl + Na₂CO₃ -> Li₂CO₃ + 2 NaCl

用碳酸钠处理硫酸锂溶液,沉淀出碳酸锂。

Li₂SO₄ + Na₂CO₃ -> Li₂CO₃ + Na₂SO₄

在这些工艺中,EKATO 将其高效轴向泵 EKATO TORUSJET 用于牵伸管结晶器中。该解决方案具有多种优势:

  • 轴向流量效率高达 30%,从而提高了泵送率。
  • 能耗最多可降低 30%,从而降低运行成本。
  • 平稳处理固体,改善粒度分布和产品质量。
  • 稳定的产量和产品质量。

  • 除搅拌器外,我们还可通过在自己的牵伸管结晶器中进行实验室测试和相应的 CFD 分析,为高效结晶器的设计做出贡献。

    碳化和分解是锂提炼过程中的两个步骤,目的是去除杂质,将锂转化为可进一步提纯和结晶的形式。

    碳化是在锂溶液中加入二氧化碳或碳酸盐,与不需要的金属离子发生反应,形成不溶性沉淀物。在这一步骤中,可以使用联合气化反应器,其优点是可以循环利用分解步骤中的二氧化碳:

    使用 EKATO 组合式气体混合系统进行碳酸化

    EKATO 组合加气系统几乎可适用于任何容器的结构和尺寸。

    在分解过程中,溶液会被加热,以分解剩余的可溶性锂化合物(如硫酸盐或氯化物),并释放出氧化锂。然后将氧化锂溶解在水中并用酸中和,得到纯锂溶液。该溶液经结晶后可得到高质量的碳酸锂或氢氧化锂。分解过程中释放出的二氧化碳可通过 EKATO 组合加气系统进行反应,返回到之前的碳化过程中进行循环利用。

    电池级碳酸锂的分解过程

    在这一分解和结晶过程中,EKATO 采用了具有众多优势的高效 EPOX-R 搅拌器:

    • 良好的传热和热回收
    • 本地能耗高
    • 高纯度碳酸锂的高效结晶
    • 优化的 CO₂ 再循环策略

    将锂提炼成单水氢氧化锂的搅拌器和混合解决方案

    配备 EKATO HWL-NU 搅拌器和 TORUSJET 叶轮的导流筒式结晶器TORUSJET impeller
    在从卤水或硬岩锂辉石到单水氢氧化锂的提炼过程中,搅拌器在硫酸锂(Li₂SO₄)到单水氢氧化锂(LiOH-H₂O)的转化过程中发挥着至关重要的作用。这一转化过程包括多个步骤,可使用导流筒式结晶器(DTC),其中我们的 EKATO 搅拌器和高性能 EKATO TORUSJET 叶轮对工艺步骤的效率有显著影响。这些步骤包括化学转化、结晶和提纯。

    1. 单水氢氧化锂的浓缩和初次结晶

  • 工艺说明: 氢氧化锂溶液通过蒸发浓缩成饱和溶液。氢氧化锂单水合物(LiOH-H₂O)通过进一步蒸发或冷却溶液而结晶出来。
  • 使用导流筒结晶器: 这就是导流筒搅拌器(DTC)的典型用途。DTC 通过持续循环和均匀的温度分布,确保单水氢氧化锂的可控结晶。这可使晶体大小均匀,并使晶体更容易从母液中分离出来。
  • 2. 重结晶纯化

  • 工艺说明:一次结晶得到的单水氢氧化锂可能仍然含有杂质。为了获得更高的纯度,可将氢氧化锂重新溶解在水中并进行重结晶。杂质被溶解,纯化的单水氢氧化锂再次结晶。
  • 使用导流筒结晶器 DTC 在这一阶段也非常有用。它通过循环溶液实现均匀再结晶,确保过饱和度和温度分布均匀。这样就能更好地控制晶体尺寸,提高最终产品的纯度。
  • 3. 高纯度单水氢氧化锂的最终结晶

  • 工艺说明: 电池生产等应用需要特别纯净的单水氢氧化锂。因此,可以通过进一步结晶来进一步提纯产品,使其达到所需的规格。
  • 使用导流筒结晶器: 在这一步骤中使用 DTC 对生产高纯度的单水氢氧化锂也很有利。DTC 通过精确控制结晶条件,确保晶体均匀一致,不含夹杂物或杂质。结晶器中的连续运动也降低了结块的风险。
    • 高效循环和传热 促进了晶体的均匀生长。
    • 更好地控制晶体尺寸和粒度分布
    • 降低堵塞和结垢的风险, 从而提高运行效率和稳定性。
    • 能源效率

    总之,导流筒式结晶器 是生产高质量碳酸锂单水氢氧化锂的关键设备,在提供可控结晶和高效提纯方面具有卓越的能力。


    在利用锂辉石(硬岩)生产碳酸锂或单水氢氧化锂的过程中,在上述沉淀和提纯步骤的上游还有一个重要的工艺步骤,我们的搅拌器在其中发挥着重要作用:

    将锂精矿转化为硫酸锂。在这一过程中,搅拌器在浸出和随后的中和过程中发挥着至关重要的作用。

    焙烧过的β-钠辉石在高温下用硫酸(H₂SO₄)浸出,将锂转化为硫酸锂(Li₂SO₄),而其他矿物则作为不溶性残留物留下。

    β-锂辉石 + H₂SO₄ -> Li₂SO₄ + Al₂(SO₄)₃ + SiO₂

    硫酸锂溶解于水,形成硫酸锂溶液。

    我们的搅拌器在不同的浸出工艺方面拥有数十年的专业经验,可确保高效有力的搅拌,以保持固体悬浮并增强浸出反应。我们的搅拌器可应对腐蚀性极强的酸性环境和高温,防止容器内沉积物并确保温度分布均匀。

    越来越多选项是基于利用回收的活性材料(黑块),通过湿法冶金工艺对电动汽车电池再生回收锂。

    对电动汽车(EV)日益增长的需求和有限的锂资源为开发高效、可持续的废旧电池锂回收方法提供了动力。

    EKATO 是为湿法冶金工艺提供定制搅拌器和混合解决方案的领先供应商之一。这些丰富的专业知识可以转让并支持您的化学电池回收项目快速取得成功。

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