نظام تبخير MVR لإزالة شوائب إلكتروليت الألومنيوم واستخراج الليثيوم من صناعة بطاريات الليثيوم 5 طن/ساعة

أولا: خلفية المشروع

في عملية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم وإنتاج مادة الكاثود، يتولد إلكتروليت مُهدر مُعقّد وعالي التآكل يحتوي على الليثيوم. يحتوي هذا الإلكتروليت على ليثيوم عالي القيمة، ولكنه يحتوي أيضًا على شوائب مثل الألومنيوم والحديد، بالإضافة إلى الفلوريدات. تُؤدي طرق المعالجة التقليدية إلى انخفاض معدلات الاسترداد وارتفاع التكاليف، كما أنها عُرضة للتلوث الثانوي. لمواجهة هذا التحدي الصناعي الشائع، احتاج أحد عملاء Conqinphi الرائدين في مجال إعادة تدوير البطاريات بشكل عاجل إلى نظام مُخصص قادر على إزالة الشوائب بكفاءة وثبات من إلكتروليت الألومنيوم، وإثراء موارد الليثيوم واستعادتها.

II.الحل

لمعالجة التحديات الرئيسية الثلاثة لمواد إلكتروليت الألومنيوم - التآكل العالي، وسهولة التبلور، ومحتوى الشوائب - طورت شركة Conqinphi نظام تبخير MVR هذا، بسعة معالجة تبلغ 5 أطنان/ساعة، خصيصًا لإزالة شوائب إلكتروليت الألومنيوم واستخلاص الليثيوم. هذا النظام ليس نظام تبخير وتركيز بسيط، بل هو حل مُصمم خصيصًا يجمع بين إزالة الشوائب قبل المعالجة، وتصميم مقاوم للتآكل، وتخصيب تبخير MVR، مما يُحقق بنجاح استخراجًا اقتصاديًا وصديقًا للبيئة لموارد الليثيوم عالية القيمة من النفايات الخطرة المعقدة.

III. مزايا النظام الأساسي

1. عملية معالجة أولية خاصة وإزالة الشوائب لضمان تشغيل لاحق مستقر

يدمج النظام وحدة تنقية كيميائية خاصة وإزالة الشوائب في الواجهة الأمامية. ومن خلال التحكم الدقيق في ظروف التفاعل، يُعطي النظام الأولوية لترسيب وترشيح الشوائب المعدنية، مثل الألومنيوم والحديد، بالإضافة إلى بعض الفلوريدات، مما يُقلل بشكل كبير من خطر التكلس والانسداد في مرحلة التبخر اللاحقة. وهذا يُهيئ شرطًا أساسيًا للتشغيل المستقر طويل الأمد لنظام MVR، ويُحسّن نقاء منتج الليثيوم النهائي.

2. مواد مقاومة للتآكل من الدرجة الأولى وتصميم هيكلي

لمعالجة المكونات شديدة التآكل، مثل أيونات الفلوريد المتبقية في المادة المعالجة مسبقًا، تستخدم جميع المعدات الأساسية للنظام (مثل السخانات، وغرف التبخير، وقنوات تدفق الضاغط، والمضخات الدائرية) مواد عالية الجودة مقاومة للتآكل، مثل Hastelloy C276 أو سبائك التيتانيوم والبلاديوم. في الوقت نفسه، يتجنب التصميم الهيكلي الفجوات والمناطق الميتة، مما يحل مشكلة التآكل بشكل جذري ويضمن عمرًا افتراضيًا طويلًا وموثوقية عالية للنظام في ظل ظروف التشغيل القاسية.

3. تبخير MVR عالي الكفاءة لتخصيب الليثيوم عالي الطي

يدخل محلول التغذية المُنقى إلى وحدة التبخير MVR. يستخدم النظام تقنية إعادة ضغط البخار الميكانيكية الفعّالة لتبخير كمية كبيرة من الماء من محلول التغذية، مما يُؤدي إلى إثراء تركيز الليثيوم بعشرات أو حتى مئات المرات. يمكن إعادة المحلول المُركّز الناتج (المحلول الغني بالليثيوم) مباشرةً إلى العملية الرئيسية لترسيب كربونات الليثيوم أو هيدروكسيد الليثيوم، مما يحقق معدل استرداد لليثيوم يزيد عن 95%، مما يُعزز استغلال الموارد إلى أقصى حد.

4. ضمان مكافحة الترسبات والتنظيف عبر الإنترنت

على الرغم من المعالجة المسبقة، صُمم النظام بإجراءات شاملة لمنع الترسبات الكلسية. تُستخدم عملية دوران قسري (FC) عالية التدفق للحفاظ على معدل تدفق مرتفع داخل الأنابيب، مما يمنع ترسب البلورات. كما يتضمن نظام تنظيف آلي مباشر (CIP)، يُغسل أنابيب التبادل الحراري دوريًا بالأحماض أو القلويات لإزالة آثار الترسبات الكلسية بسهولة والحفاظ على كفاءة نقل الحرارة في النظام.

5. التحكم الذكي وضمان السلامة

يتم التحكم في النظام بأكمله تلقائيًا بواسطة نظام DCS/PLC، الذي يراقب المعلمات الرئيسية، مثل الرقم الهيدروجيني (pH)، والكثافة، ودرجة الحرارة، والضغط، بشكل آني، لضمان أن تكون عملية إزالة الشوائب والتبخير ضمن الإطار الأمثل للعملية. يتضمن النظام أقفال أمان متعددة، مما يوفر حماية شاملة من المخاطر، مثل ارتفاع درجة الحرارة والضغط والوسائط المسببة للتآكل، مما يضمن سلامة تامة. 

III. نظرة عامة على سير عملية النظام

١. المعالجة المسبقة وإزالة الشوائب:  يدخل سائل المادة الخام أولاً إلى المفاعل. وفي ظل ظروف مُتحكم بها بدقة، تُضاف كواشف مُحددة، مما يؤدي إلى ترسب شوائب مثل الألومنيوم والحديد.

2. الترشيح الدقيق:  بعد التفاعل، يدخل الملاط إلى نظام ترشيح دقيق لتحقيق فصل فعال بين المواد الصلبة والسائلة، والحصول على سائل نقي وواضح.

٣. التبخير والإثراء بتقنية MVR:  بعد التسخين المسبق متعدد المراحل، يدخل السائل المنقى إلى مبخر MVR ذي دوران قسري للتركيز. يُسخّن البخار الثانوي ويُضغط بواسطة ضاغط، ثم يُعاد تدويره كمصدر حرارة.

4. مخرجات السائل المركز:  بعد أن يصل التبخر إلى نسبة التركيز المحددة مسبقًا، يتم تفريغ السائل الغني بالليثيوم عالي التركيز بشكل مستمر ونقله إلى عملية ترسيب الليثيوم في اتجاه مجرى النهر.

٥. معالجة المكثفات وإعادة استخدامها: تحتوي المكثفات الناتجة عن عملية التبخر على كميات ضئيلة من المواد المتطايرة. بعد معالجتها بشكل متخصص، يمكن إعادة استخدامها أو تصريفها، مما يُسهم في تقليل انبعاثات مياه الصرف الصحي.

رابعًا: نتائج المشروع وقيمة العميل

    لقد أدى التنفيذ الناجح لنظام التبخير MVR لإزالة شوائب إلكتروليت الألومنيوم واستخراج الليثيوم بقدرة 5 طن/ساعة إلى جلب قيمة رائدة للعميل:

1. الفوائد الاقتصادية:  تحويل النفايات الخطرة التي كانت تتطلب في السابق معالجة مدفوعة الأجر إلى موارد ليثيوم عالية القيمة، وتحويل "النفايات" إلى كنز، وفتح نقاط نمو جديدة للأرباح، وإظهار عائد كبير على الاستثمار.

2. حماية البيئة والامتثال:  تحقيق استعادة الموارد وخفض حجم النفايات الخطرة، والامتثال التام للاقتصاد الدائري الوطني واللوائح البيئية، وتعزيز الصورة الخضراء للشركة.

3. الريادة التكنولوجية:  التغلب على الاختناقات التقنية في الصناعة، وبناء الحواجز التكنولوجية الأساسية للعميل، وتعزيز قدرتها التنافسية الأساسية في مجال إعادة تدوير بطاريات الليثيوم.

      يشير هذا المشروع إلى أن شركة Conqinphi تمتلك قوة تقنية رائدة وخبرة هندسية غنية في التعامل مع المواد المعقدة للغاية والتآكلية للغاية، مما يوفر دعمًا رئيسيًا للمعدات لإعادة تدوير الموارد عبر سلسلة صناعة بطاريات الليثيوم بأكملها.