Sistema de evaporação MVR para remoção de impurezas de eletrólito de alumínio e extração de lítio na indústria de baterias de lítio (5 t/h).

I. Contexto do Projeto

No processo de reciclagem de baterias de lítio e produção de material catódico, é gerado um eletrólito residual complexo e altamente corrosivo contendo lítio. Esse eletrólito contém lítio, um metal valioso, mas também impurezas como alumínio e ferro, além de fluoretos. Os métodos de tratamento tradicionais resultam em baixas taxas de recuperação, custos elevados e são propensos à poluição secundária. Diante desse desafio comum na indústria, um dos principais clientes da Conqinphi no setor de reciclagem de baterias precisava urgentemente de um sistema dedicado capaz de remover impurezas do eletrólito de alumínio de forma eficiente e estável, além de enriquecer e recuperar os recursos de lítio.

II. Solução

Visando os três principais desafios dos materiais eletrolíticos de alumínio — alta corrosividade, fácil cristalização e teor de impurezas — a Conqinphi desenvolveu de forma inovadora este sistema de evaporação MVR com capacidade de processamento de 5 toneladas/hora, especificamente para a remoção de impurezas do eletrólito de alumínio e extração de lítio. Este sistema não é um simples sistema de evaporação e concentração, mas uma solução personalizada que integra pré-tratamento para remoção de impurezas, design resistente à corrosão e enriquecimento por evaporação MVR, alcançando com sucesso a extração econômica e ambientalmente correta de recursos de lítio de alto valor a partir de resíduos perigosos complexos.

III. Vantagens do Sistema Central

1. Processo proprietário de pré-tratamento e remoção de impurezas para operação subsequente estável

O sistema integra um módulo proprietário de purificação química e remoção de impurezas na etapa inicial. Controlando com precisão as condições de reação, ele prioriza a precipitação e filtração de impurezas metálicas como alumínio e ferro, bem como alguns fluoretos, reduzindo significativamente o risco de incrustações e entupimentos na etapa subsequente de evaporação. Isso cria um pré-requisito para a operação estável a longo prazo do sistema MVR e melhora a pureza do produto final de lítio.

2. Materiais de alta resistência à corrosão e projeto estrutural

Para lidar com componentes altamente corrosivos, como íons de fluoreto residuais no material pré-tratado, os principais equipamentos do sistema (como aquecedores, câmaras de evaporação, canais de fluxo do compressor e bombas de circulação) utilizam materiais de alta resistência à corrosão, como Hastelloy C276 ou ligas de titânio-paládio. Simultaneamente, o projeto estrutural evita folgas e zonas mortas, resolvendo fundamentalmente o problema da corrosão e garantindo a longa vida útil e a alta confiabilidade do sistema em condições operacionais severas.

3. Evaporação MVR de Alta Eficiência para Enriquecimento de Lítio de Alto Fator

A solução de alimentação purificada entra na unidade de evaporação MVR. O sistema utiliza tecnologia eficiente de recompressão mecânica de vapor para evaporar uma grande quantidade de água da solução de alimentação, resultando em um enriquecimento da concentração de lítio de dezenas ou até centenas de vezes. A solução concentrada resultante (solução rica em lítio) pode ser diretamente retornada ao processo principal para a precipitação de carbonato de lítio ou hidróxido de lítio, atingindo uma taxa de recuperação de lítio superior a 95%, maximizando a utilização dos recursos.

4. Garantia de limpeza online e anti-incrustação

Apesar do pré-tratamento, o sistema foi projetado com medidas abrangentes anti-incrustantes. Um processo de circulação forçada (CF) de alta vazão é empregado para manter um fluxo elevado dentro dos tubos, prevenindo a deposição de cristais. Um sistema automático de limpeza online (CIP) também está incluído, realizando lavagens ácidas ou alcalinas periódicas nos tubos de troca de calor para remover facilmente traços de incrustações e manter o sistema em um estado de transferência de calor consistentemente eficiente.

5. Controle Inteligente e Garantia de Segurança

Todo o sistema é controlado automaticamente por um sistema DCS/PLC, que monitora parâmetros-chave como pH, densidade, temperatura e pressão em tempo real para garantir que a reação de remoção de impurezas e o processo de evaporação estejam sempre dentro da faixa ideal de operação. O sistema incorpora múltiplos intertravamentos de segurança, proporcionando proteção abrangente contra riscos como alta temperatura, alta pressão e meios corrosivos, alcançando segurança intrínseca. 

III. Visão geral do fluxo de processos do sistema

1. Pré-tratamento e remoção de impurezas:  A matéria-prima líquida entra primeiro no reator. Sob condições precisamente controladas, são adicionados reagentes específicos, causando a precipitação de impurezas como alumínio e ferro.

2. Filtração de Precisão:  Após a reação, a suspensão entra em um sistema de filtração de precisão para obter uma separação sólido-líquido eficiente, resultando em um líquido límpido e purificado.

3. Evaporação e Enriquecimento MVR:  Após o pré-aquecimento em múltiplos estágios, o líquido purificado entra em um evaporador MVR de circulação forçada para concentração. O vapor secundário é aquecido e pressurizado por um compressor e, em seguida, reciclado como fonte de calor.

4. Saída de Líquido Concentrado:  Após a evaporação atingir a taxa de concentração predeterminada, o líquido rico em lítio de alta concentração é continuamente descarregado e transportado para o processo de precipitação de lítio subsequente.

5. Tratamento e Reutilização do Condensado: O condensado gerado durante a evaporação contém traços de substâncias voláteis. Após tratamento especializado, ele pode ser reutilizado ou descartado, reduzindo assim o volume de efluentes.

IV. Resultados do Projeto e Valor para o Cliente

    A implementação bem-sucedida deste sistema de evaporação MVR para remoção de impurezas do eletrólito de alumínio e extração de lítio, com capacidade de 5 t/h, trouxe um valor inovador para o cliente:

1. Benefícios Econômicos:  Transformar resíduos perigosos que antes exigiam tratamento pago em recursos de lítio de alto valor, transformando "lixo" em tesouro, abrindo novos pontos de crescimento de lucro e demonstrando um retorno significativo sobre o investimento.

2. Proteção e Conformidade Ambiental:  Alcançar a recuperação de recursos e a redução do volume de resíduos perigosos, cumprindo integralmente as normas nacionais de economia circular e ambientais, e reforçando a imagem ecológica da empresa.

3. Liderança Tecnológica:  Superar os gargalos técnicos do setor, construir barreiras tecnológicas essenciais para o cliente e aprimorar sua competitividade central no campo da reciclagem de baterias de lítio.

      Este projeto demonstra que a Conqinphi possui capacidade técnica de ponta e vasta experiência em engenharia no manuseio de materiais extremamente complexos e altamente corrosivos, fornecendo suporte essencial em equipamentos para a reciclagem de recursos em toda a cadeia da indústria de baterias de lítio.