Sistema MVR para separação e purificação de sulfato de sódio e sulfato de lítio de águas residuais de baterias de lítio com capacidade de processamento de 10 t/h

Na produção e reciclagem de materiais catódicos para baterias de íon-lítio, são geradas águas residuais mistas ricas em sulfato de sódio e sulfato de lítio. Essas águas residuais possuem composição complexa e alto teor de sal, e os métodos tradicionais de tratamento geralmente permitem apenas seu descarte como resíduo perigoso, o que não só é dispendioso, como também resulta em um desperdício significativo de recursos de sódio e lítio. Diante da necessidade urgente de desenvolvimento sustentável na indústria de baterias de lítio e das regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas, um renomado fabricante de materiais para baterias de lítio encomendou à Conqinphi o projeto e a construção de uma solução de nível industrial capaz de recuperar simultaneamente sulfato de sódio e sulfato de lítio de alta pureza a partir de águas residuais.

I. Vantagens do Sistema Core

1. Projeto de Processo

Com base na teoria do equilíbrio de fases do sistema ternário sulfato de sódio-sulfato de lítio-água, a Conqinphi desenvolveu um processo único de "separação térmica". Controlando com precisão a curva de temperatura de evaporação e o caminho de cristalização, o sistema direciona a precipitação saturada de sulfato de sódio e sulfato de lítio em diferentes estágios, resolvendo fundamentalmente o problema da separação de dois sais iônicos comuns.

2. Tecnologia de acoplamento de cristalização em múltiplos estágios

O sistema combina de forma inovadora a cristalização por evaporação com a cristalização por resfriamento. Primeiramente, a separação preferencial por cristalização do sulfato de sódio é alcançada na zona de alta temperatura, seguida pela cristalização direcional do sulfato de lítio por meio de resfriamento com temperatura controlada. Essa estratégia de cristalização gradual garante a produção de ambos os produtos com alta pureza.

3. Sistema de Controle Dinâmico de Concentração: Equipado com um densímetro online, um medidor de condutividade e um analisador químico, o sistema monitora as mudanças na composição do sistema em tempo real e ajusta automaticamente a intensidade da evaporação e a taxa de resfriamento para garantir que o sistema opere sempre dentro da faixa de separação ideal, prevenindo eficazmente os fenômenos eutéticos.

4. Unidade de Processamento de Refino do Produto: As tecnologias de processamento subsequentes são projetadas para atender às diferentes características dos dois sais: o sulfato de sódio passa por desidratação em alta temperatura para obtenção do produto anidro; o sulfato de lítio é purificado por recristalização para obtenção do produto com grau de pureza adequado para baterias. Esse processo de refino diferenciado aumenta significativamente o valor de mercado dos produtos.

5. Mecanismo Anti-Eutético Inteligente: O sistema incorpora algoritmos de inteligência artificial que utilizam aprendizado de máquina com dados operacionais históricos para prever e evitar proativamente regiões eutéticas, ajustando automaticamente os parâmetros operacionais para garantir a otimização contínua da eficiência de separação.

II. Destaques da Inovação Tecnológica

1. Tecnologia de Cristalização Direcionada: Através da adição de agentes direcionadores de cristal específicos, o sulfato de lítio é controlado para precipitar em uma forma cristalina específica, melhorando significativamente a pureza do produto e a qualidade do cristal.

2. Circuito de Purificação da Água-Mãe: Uma unidade dedicada à purificação da água-mãe é instalada para controlar eficazmente o acúmulo de impurezas e garantir a operação estável do sistema a longo prazo.

3. Utilização em Cascata de Energia: O calor latente de vaporização é utilizado de forma inovadora em processos de secagem subsequentes para maximizar o aproveitamento de energia.

4. Sistema de limpeza online: Os esquemas de limpeza são projetados para diferentes estágios de cristalização, garantindo que cada unidade mantenha sempre as condições ideais de funcionamento.

III. Conquistas do Projeto e Criação de Valor

Desde que entrou em operação, o sistema alcançou resultados significativos:

1. Benefícios da recuperação de recursos: Recuperação anual de 3.000 toneladas de sulfato de lítio de grau para baterias e 8.000 toneladas de sulfato de sódio anidro de grau industrial, transformando um centro de custos de tratamento de águas residuais em um centro de lucro.

2. Benefícios ambientais: Alcançar um descarte de águas residuais próximo de zero, reduzindo a geração de resíduos perigosos em aproximadamente 12.000 toneladas anualmente.

3. Valor do produto: Os produtos de sulfato de lítio atendem aos padrões de qualidade para baterias, e o sulfato de sódio atende aos padrões industriais de primeira classe, aumentando significativamente o valor do produto.

4. Eficiência operacional: O sistema é altamente automatizado, exigindo apenas dois operadores por turno e reduzindo os custos operacionais totais em 40% em comparação com os métodos tradicionais.

IV. Perspectivas Tecnológicas:

A implementação bem-sucedida deste projeto estabelece um novo padrão tecnológico para a utilização de recursos hídricos residuais na indústria de baterias de lítio. A Conqinphi está aprimorando ainda mais essa tecnologia e planeja estendê-la a cenários de separação em outros sistemas de sais mistos, fornecendo um sólido suporte técnico para promover o desenvolvimento verde e sustentável da nova indústria de energia.