Quy trình thu hồi natri sulfat trong sản xuất pin lithium
Trong quá trình tái chế pin lithium-ion ba thành phần và pin lithium-ion sắt photphat, axit sulfuric và xút ăn da chắc chắn sẽ được chuyển hóa thành muối natri sulfat do yêu cầu công nghệ. Dung dịch nguyên liệu chứa natri sulfat chủ yếu bao gồm dung dịch hồi lưu của hệ muối lithium, dung dịch sau khi tổng hợp niken-cobalt ba thành phần, nước thải xử lý sơ bộ ba thành phần, dung dịch sau khi kết tủa lithium-ion sắt photphat, nước thải lithium-ion sắt photphat, dung dịch sau khi kết tủa lithium bằng muối lithium, dung dịch dư sau khi chiết xuất muối niken-cobalt-mangan, dung dịch sau khi tổng hợp niken-cobalt-mangan, v.v. Các dung dịch này được đưa trực tiếp hoặc tinh chế vào hệ thống bay hơi MVR, và trải qua quá trình kết tinh và sấy khô để sản xuất sản phẩm natri sulfat khan. Quy trình sản xuất chính như sau:
1. Khuấy đều chất lỏng
Dung dịch tổng hợp niken-cobalt ba thành phần, nước thải xử lý sơ bộ ba thành phần, lithi sắt photphat sau khi lắng lithi, nước thải lithi sắt photphat, muối lithi sau khi lắng lithi niken coban mangan, cặn lithi chiết xuất muối lithi, dung dịch tổng hợp niken coban mangan và các dung dịch hỗn hợp khác.
2. Loại bỏ tạp chất và tinh chế
Sau khi chuẩn bị dung dịch natri sunfat bằng cách thêm kiềm lỏng + natri sunfua để loại bỏ kim loại nặng (lọc bỏ một lượng nhỏ xỉ niken và coban, đưa trở lại nguồn cấp để tái sử dụng), điều chỉnh pH đến 5~7; Sau khi phân tích đạt yêu cầu, dung dịch nguyên liệu được đưa vào bể chứa, đóng vai trò lưu trữ và điều tiết dung dịch nguyên liệu để đáp ứng hoạt động liên tục và ổn định của thiết bị bay hơi nước thải MVR. Bể chứa dung dịch nguyên liệu được trang bị bơm dung dịch nguyên liệu. Bơm dung dịch nguyên liệu vận chuyển đều dung dịch natri sunfat đến hệ thống xử lý bay hơi. Van điều khiển sau bơm dung dịch nguyên liệu được điều chỉnh để duy trì sự cân bằng giữa lượng dung dịch nguyên liệu được bơm và lượng dung dịch bay hơi.
3. Giải pháp trả lại
Các tinh thể natri sulfat decahydrat được tạo ra từ hệ thống muối lithi được thêm vào nước ngưng tụ và nước rửa lithi ngâm để tạo thành dung dịch natri sulfat gần bão hòa, được lưu trữ trong một bể chứa chất lỏng riêng biệt và sau đó được vận chuyển trực tiếp đến hệ thống bay hơi và cô đặc MVR.
4. Quá trình bay hơi và kết tinh dung dịch natri sunfat bằng phương pháp MVR.
Dung dịch nước chứa natri sulfat được làm nóng sơ bộ bằng bộ gia nhiệt ngưng tụ, sau đó đi vào buồng bay hơi của hệ thống kết tinh bay hơi MVR. Hệ thống bay hơi MVR được trang bị bộ trao đổi nhiệt thẳng đứng sau bơm tuần hoàn cưỡng bức. Dưới tác dụng của bơm tuần hoàn cưỡng bức, chất lỏng nguyên liệu chảy tuần hoàn theo chuỗi buồng bay hơi – bộ trao đổi nhiệt – bơm tuần hoàn cưỡng bức – bộ trao đổi nhiệt – buồng bay hơi. Chất lỏng nguyên liệu được làm nóng trong bộ trao đổi nhiệt, và quá trình tách khí-lỏng-rắn được thực hiện trong buồng bay hơi. Hỗn hợp muối đậm đặc được bơm xả đưa đến cửa ra muối để cô đặc và tách, sau đó được xả vào bể chứa muối để thu gom, cô đặc và tách, cuối cùng được xả vào máy ly tâm để tách ly tâm. Nước lọc ly tâm và phần nước trong của thiết bị tách muối được thu gom vào bể chứa nước lọc và đưa trở lại thiết bị bay hơi MVR để bay hơi và kết tinh. Natri sulfat được tách ra từ máy ly tâm đi vào hệ thống sấy.
5. Sấy khô – Đóng gói
Natri sulfat thu được từ quá trình kết tinh chứa một lượng nhỏ nước, và tùy thuộc vào tình huống tái sử dụng, người ta sẽ quyết định có sử dụng thiết bị sấy để giảm lượng nước hay không. Thiết bị sấy có thể là thiết bị sấy tầng sôi (kiểm soát nhiệt độ sấy ~ 150℃), mở tầng sôi rung và thiết bị thu gom bụi hỗ trợ, sau đó vận chuyển đến thiết bị sấy tầng sôi rung bằng bộ cấp liệu trục vít để thu được sản phẩm natri sulfat khan (hàm lượng nước