Evaporador MVR de extração de lítio eletrolítico de 3 t/h

I. Visão Geral do Projeto

Proprietário: Fabricante de material catódico de fosfato de ferro-lítio com capacidade de produção anual de 50.000 toneladas.

Condições de operação: Licor-mãe de precipitação de lítio Li₂CO₃ de grau de bateria 3 t/h, Li⁺ 2,2 g/L, Na⁺ 65 g/L, CO₃²⁻ 45 g/L, pH 11, contendo traços de P, F e Fe; O sistema original utilizava evaporação de triplo efeito + centrifugação, resultando em perda de arraste de lítio >8%, consumo de vapor de 0,42 t/t, altos custos operacionais e significativa névoa branca no local.

Objetivos:

1. Taxa de recuperação de lítio ≥98%, subproduto Na₂CO₃·10H₂O atingindo grau industrial;

2. Consumo energético total por tonelada de água ≤28 kWh, sem necessidade de reposição de vapor vivo;

3. Operação contínua do sistema ≥8.000 h/ano, parada para limpeza ≤4 vezes/ano;

4. Ciclo de entrega ≤4 meses, garantia de 3 anos, serviço durante todo o ciclo de vida.

II. Processo de Cooperação (Marcos Importantes)

1. Teste em escala piloto de laboratório (7 dias): O laboratório próprio da Conqinphi, dedicado à análise de amostras de água, conclui a determinação do diagrama de fases quaternário Li-Na-CO₃-H₂O, verificando que a perda de lítio na rota de separação por MVR + congelamento do sal é inferior a 0,5%.

2. Verificação em escala piloto (30 dias): Teste em escala piloto no local, com capacidade de 5 m³/d, montado sobre skid, operação contínua por 720 h, rendimento de lítio de 98,3%, emissão de relatório de aceitação pelo proprietário.

3. Pacote de Processos e Assinatura do Contrato Comercial: Envio do PFD, PID, lista de equipamentos e valores de consumo de energia garantidos; conclusão do acordo técnico e assinatura do contrato em até 15 dias.

4. Projeto Detalhado: Conclusão dos desenhos de projeto, cálculos de tensão e outros relatórios em até 30 dias, atendendo aos padrões de segurança de produção de baterias de lítio.

5. Fabricação de Equipamentos: Evaporadores de titânio, separadores, trocadores de calor, sistema de secagem de licor-mãe, sistema de pré-aquecimento, etc., são fabricados simultaneamente na fábrica.

6. Instalação e Comissionamento: Envio em skid + conexão de flange no local, conclusão mecânica em até 15 dias; transporte intermodal em água e sal e testes de desempenho concluídos em até 30 dias.

7. Teste de desempenho: teste contínuo de 72 horas: taxa de recuperação de lítio de 98,5%, consumo de vapor de 0 t, consumo de energia de 26,8 kWh/t, aprovado na primeira tentativa.

8. Treinamento de Operação e Manutenção: Procedimentos Operacionais Padrão (POPs), listas de verificação de inspeção e sistema de treinamento em realidade virtual fornecidos; taxa de certificação de 100% para operadores proprietários.

III. Configuração do Sistema e Principais Processos

1. Rota do Processo

Concentração de Filme Descendente MVR → Cristalização Instantânea por Circulação Forçada → Desnitrificação Criogênica → Secagem Centrífuga → Reciclagem de Li₂CO₃ de Grau de Bateria

2. Equipamentos Essenciais

Evaporador de película descendente: área de troca de calor de 180 m², placa composta de titânio/titânio, resistente à corrosão sob tensão por CO₃²⁻;

Compressor: aumento de temperatura de 24 ℃, eficiência isentrópica de 85%, conversão de frequência de 10-100%, ciclo de manutenção de 5 anos;

Cristalizador de circulação forçada: tubo guia de φ2,2 m + pernas de lavagem, tamanho de partícula 0,4-0,8 mm >70%;

Secagem da solução-mãe: Secador de rastelo, teor de umidade residual <5%, isento de aterro sanitário de acordo com HW18.

3. Estratégia de Controle

Sistema de controle automático PLC: Densidade final de evaporação ±0,002 g/cm³, margem de sobrepressão do compressor >15%;

Analisador online de lítio-sódio (ICP-OES) + limpeza preditiva por IA, precisão de alerta precoce de incrustações de 96%;

Integração perfeita de todo o DCS da planta com o MES do proprietário, granularidade de dados de 1 segundo, com suporte para operação e manutenção remotas via Web/APP.

IV. Dados Operacionais (Avaliação de Desempenho - Maio de 2025)

1. Capacidade de processamento: 3,0 t/h (Valor de projeto 100%)

2. Taxa de recuperação de lítio: 98,5% (acima da meta contratual de 98%)

3. Consumo de energia: 26,8 kWh/t (incluindo refrigeração e secagem)

4. Vapor ao vivo: 0 t (Desliga após <30 min de pré-aquecimento)

5. Subproduto Na₂CO₃·10H₂O: 0,9 t/d, pureza 99,1%, vendido para fábricas de vidro por 400 RMB/t

6. Taxa de operação do sistema: 8.300 h/ano (primeiro ano de avaliação)

7. Ciclo de limpeza: 90 dias (Ácido oxálico + ultrassom combinados, concluído em 6 horas)

V. Resumo das Vantagens Técnicas

1. Taxa de recuperação de lítio líder do setor: Controle preciso do diagrama de fases + desnitrificação criogênica, Li⁺ na solução-mãe <0,04 g/L, perda <0,5%. 2. Economia de energia extrema: MVR + película descendente + levitação magnética, economizando 65% mais eletricidade do que os sistemas tradicionais de três efeitos, resultando em uma economia anual de 3,2 milhões de yuans nos custos de eletricidade.

3. Estabilidade a longo prazo: Materiais de titânio + aço duplex, resistentes à corrosão por CO₃²⁻/F⁻/P⁻, vida útil do equipamento superior a 12 anos.

4. Entrega Modular: Taxa de pré-fabricação em fábrica de 90%, reduzindo a instalação no local em 70% e o período de construção em 30%.

5. Zero Vapor, Zero Névoa Branca: Sistema totalmente fechado, vapor secundário 100% comprimido e reutilizado, sem poluição visual no local.

VI. Serviço de Ciclo de Vida Completo:

1. Período de garantia: 1 ano, compressor com revisão geral gratuita por 5 anos;

2. Armazém de peças de reposição: As principais peças de reposição chegam ao local em até 48 horas;

3. Operação e manutenção remotas: monitoramento em nuvem 24 horas por dia, 7 dias por semana, engenheiro de serviço dedicado para suporte individual;

4. Serviço de atualização: Fornece interfaces de expansão para aumentos subsequentes de produção até 5 t/h (com base de compressor e conexões de tubulação reservadas). 5. Sistema de treinamento: Duas visitas técnicas de acompanhamento por ano; a certificação de habilidades do operador permanece válida.

VII. Valor para o Cliente

Após a entrada em operação do projeto, o proprietário reciclará anualmente 180 toneladas de Li₂CO₃ de grau de bateria, avaliadas em 14,4 milhões de RMB; economizará 38.000 toneladas de vapor, equivalentes a 7,6 milhões de RMB; e gerará 1,3 milhão de RMB em receita com o subproduto Na₂CO₃, totalizando 23,3 milhões de RMB em benefícios econômicos anuais. Simultaneamente, alcançará o descarte zero de efluentes contendo lítio, estabelecendo uma base ambiental para a expansão subsequente do projeto de fosfato de ferro-lítio de 100.000 toneladas.