مبخر ثلاثي التأثير سعة 300 مليلتر + مبخر كبريتات الصوديوم MVR سعة 7 أطنان/ساعة

نظام التبخير والتبلور بتقنية MVR ثلاثي التأثير من كلوريد الصوديوم (5 أطنان/ساعة) + 7 أطنان/ساعة من كبريتات الصوديوم، والذي يعتمد على "فصل الأملاح، وربط السائل الأم، وMVR عالي الحرارة، والتكرير بالحرارة المتجمدة" كعنصر أساسي، يُحقق بنجاح عدم تصريف مياه الصرف عالية الملوحة الناتجة عن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم، واستعادة كل من كلوريد الصوديوم وكبريتات الصوديوم كمنتجات من الدرجة الأولى، بمعدل استرداد شامل لليثيوم يبلغ 96%. يوفر هذا النظام لصناعة إعادة تدوير بطاريات الليثيوم وحدة موحدة تتميز بالكفاءة، وانخفاض الاستهلاك، وطول دورة حياتها، مما يُمثل تطبيقًا واسع النطاق لمبخرات MVR في صناعة بطاريات الليثيوم.

أولا: خلفية المشروع 

يُنتج خط إعادة التدوير الرطب لبطاريات الليثيوم الثلاثية المتوقف عن العمل 300 طن من مياه الصرف الصحي عالية الملوحة يوميًا، منها 120 طنًا من نظام كلوريد الصوديوم (NaCl 12%، Li⁺ 0.8 جم/لتر، COD 4000 ملجم/لتر)، و180 طنًا من نظام كبريتات الصوديوم (Na₂SO₄ 16%، Li⁺ 1.1 جم/لتر، COD 5500 ملجم/لتر). يستهلك مُبخّر التأثير الأحادي الحالي للمالك 1.25 طن/طن من البخار، ومعدل انجراف الليثيوم 12%، وهو ما لا يفي بمتطلبات التخصيب الأولي لأملاح الليثيوم المستخدمة في البطاريات. في عام 2024، أنشأت الشركة وحدة تبخير وتبلور متوازية تتكون من مفاعل ثلاثي التأثير من كلوريد الصوديوم بقدرة 5 أطنان/ساعة، ومفاعل MVR من كبريتات الصوديوم بقدرة 7 أطنان/ساعة. المتطلبات: نقاء كلوريد الصوديوم ≥ 99.2%، نقاء كبريتات الصوديوم ≥ 98.5%، وكلاهما يلبي معايير الفئة الصناعية الأولى؛ معدل الاسترداد الشامل لليثيوم ≥ 95%، محلول مخصب Li⁺ ≥ 25 جم/لتر؛ لا يوجد تصريف للسائل الأم من النظام؛ استهلاك الطاقة لكل طن من الماء ≤ 45 كيلوواط ساعة (متوسط مرجح لمفاعل التأثير الثلاثي + MVR)؛ مواد المعدات مقاومة للحمض المختلط Cl⁻ + SO₄²⁻، وقادرة على التشغيل طويل الأمد عند 80 درجة مئوية.

II. هندسة العملية الشاملة

1. المعالجة المسبقة وإزالة الشوائب

بعد "التخثر والتعويم + إزالة المعادن الثقيلة من الراتنج + تعديل الرقم الهيدروجيني"، يكون إجمالي محتوى المعادن الثقيلة ≤ 0.1 مجم/لتر، والصلابة ≤ 50 مجم/لتر، مما يتجنب تكوين الحجم في المبخر.

2. خط كلوريد الصوديوم - 5 طن / ساعة من التبلور التبخيري للدوران القسري ثلاثي التأثير: التشغيل المتزامن، التأثير الأول 105 درجة مئوية (بخار حي 0.5 ميجا باسكال)، التأثير الثالث 65 درجة مئوية، يدخل البخار الثانوي من التأثير الأخير إلى المكثف السطحي، الفراغ -0.082 ميجا باسكال؛ يقع جهاز التبلور Oslo DTB في التأثير الثالث، مع محتوى صلب من الملاط البلوري بنسبة 28٪ وحجم جسيم 0.45 مم؛ يتم إرجاع 1.5 طن / ساعة من المحلول الأم الطارد المركزي إلى الطرف الأمامي وخلطه مع المحلول الأم لخط كبريتات الصوديوم لمزيد من استعادة الليثيوم.

3. خط كبريتات الصوديوم - 7 أطنان/ساعة من الدوران القسري لتبلور التبخر

درجة حرارة التبخر 78 درجة مئوية، ارتفاع درجة حرارة ضاغط الطرد المركزي 18 درجة مئوية، نسبة الضغط 1.7، إعادة استخدام البخار الثانوي بنسبة 100٪؛ فصل ملح الذوبان بالحرارة المجمدة: يدخل Na₂SO₄ المركز 220 جم / لتر إلى بلورة تجميد -3 درجة مئوية، يترسب Na₂SO₄·10H₂O، وبعد الذوبان الساخن، يعود إلى MVR، مع معدل إزالة الكبريتات بنسبة 90٪؛ المحلول الأم الغني بالليثيوم 2 طن / ساعة، محتوى الليثيوم 25 جم / لتر، يتم إرساله إلى عملية ترسيب كربونات الليثيوم.

4. نظام تجفيف السائل الأم

يُجمع السائل الأم من كلا الخطين، ثم يُعالج في مجفف السائل الأم من شركة كانغ جينغوي، بنسبة ماء من المواد الصلبة الجافة ≤5% ونسبة شوائب 0.4 طن/يوم. ثم يُعالج بشكل مشترك في مركز النفايات الخطرة، مما يضمن عدم انبعاث أي سائل أم.

ثالثًا. تكوين المعدات والمواد الرئيسية

I V. متوسط بيانات التشغيل لمدة 190 يومًا متتاليًا، من يونيو 2024 إلى ديسمبر 2024

1. سعة المعالجة: كلوريد الصوديوم 5.2 طن/ساعة، كبريتات الصوديوم 7.3 طن/ساعة (معدل التحميل 104%

2. استهلاك البخار: خط كلوريد الصوديوم 0.32 طن/طن ماء؛ خط كبريتات الصوديوم 0.03 طن/طن ماء (للتشغيل فقط)

استهلاك الطاقة الشامل: خط كلوريد الصوديوم ١٨ كيلوواط/ساعة/طن؛ خط كبريتات الصوديوم ٢٨ كيلوواط/ساعة/طن؛ المتوسط المرجح ٢٤ كيلوواط/ساعة/طن

4. جودة الملح: كلوريد الصوديوم 99.4%، البياض 84؛ كبريتات الصوديوم 98.8%، البياض 86. جميعها تلبي معايير الدرجة الصناعية 1.

5. معدل استرداد الليثيوم: 96%، محلول الأم الغني بالليثيوم Li⁺ 26 جم/لتر

6. المكثفات: Cl≤80mg/L، SO₄²⁻≤50mg/L، معدل إعادة الاستخدام 95%

7. وقت تشغيل النظام: 98.5%، عمليات إيقاف تشغيل غير مخطط لها مرتين في السنة، كل منها أقل من 4 ساعات

٨. دورة التنظيف: خط كلوريد الصوديوم ١٠٠ د؛ خط كبريتات الصوديوم ١١٠ د

خامساً: الابتكارات التقنية

1. إنتاج الملح بشكل منفصل وربط السائل الأم: يتم توصيل كلوريد الصوديوم ثلاثي التأثير وكبريتات الصوديوم MVR بالتوازي، مع الارتداد المتقاطع للسائل الأم، مما يزيد من معدل استرداد الليثيوم بنسبة 10٪ مقارنة بالأنظمة أحادية الخط.

2. نظام الطرد المركزي عالي الحرارة MVR: ارتفاع درجة الحرارة في مرحلة واحدة 18 درجة مئوية، نسبة الضغط 1.7، استهلاك الطاقة لكل طن من الماء 28 كيلوواط ساعة، كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 20% أكثر من أنظمة Roots ذات المرحلتين.

3. فصل الملح بالتجميد والذوبان: النترتة منخفضة الحرارة، العودة بالذوبان الساخن إلى الطرف الأمامي، معدل إزالة الكبريتات 90%، انخفاض محتوى ملح الشوائب بنسبة 80%. 

4. مادة مركبة من التيتانيوم/الفولاذ المزدوج: جانب الأنبوب TA10 + جانب الغلاف 2507، معدل التآكل ≤0.01 مم/أ تحت ظروف حمضية مختلطة Cl⁻+SO₄²⁻ عند 80 درجة مئوية، عمر افتراضي 10 سنوات.

5. الذكاء الاصطناعي المضاد للتكلس والتوأم الرقمي: مراقبة في الوقت الفعلي لاختلاف درجة الحرارة والتوصيل والاهتزاز؛ والتنبؤ باتجاهات تكلس الفلورايد؛ وتوفير تحذير مسبق لمدة 72 ساعة؛ وتقليل تكرار التنظيف السنوي من 12 مرة إلى 3 مرات.

السادس. الفوائد البيئية والاقتصادية

1.البيئة: تخفيض 100 ألف طن سنويا من مياه الصرف الصحي ذات الملوحة العالية وتخفيض أملاح النفايات الخطرة بنسبة 85%.

2. اقتصاديًا: توفير سنوي قدره 95 ألف طن من المياه الأولية، و18 ألف طن من البخار الحي، و22 مليون يوان من الإيرادات من ملح المنتجات الثانوية الصناعي، واستعادة 110 أطنان من الليثيوم (ما يعادل 580 طنًا من Li₂CO₃)، مما يؤدي إلى فوائد إضافية تبلغ 87 مليون يوان.