लिथियम प्रसंस्करण रिएक्टरः लीचिंग, वर्षा और कैथोड पूर्ववर्ती डिजाइन

लिथियम प्रसंस्करण रिएक्टरः लीचिंग, वर्षा और कैथोड पूर्ववर्ती डिजाइन

लिथियम प्रसंस्करण रिएक्टर क्या है?लिथियम प्रसंस्करण रिएक्टर एक ऐसा पात्र है जिसमें लिथियम युक्त अयस्क या नमकीन को एक विक्रय योग्य लिथियम यौगिक में परिवर्तित किया जाता है और यह मूल्य श्रृंखला में तीन अलग-अलग बिंदुओं पर दिखाई देता हैःखनिज को भुनाए जाने के बाद बाहर निकालना, जहां स्पोड्यूमेन 200-265°C पर पचता है; लिथियम कार्बोनेट या हाइड्रॉक्साइड वर्षा और क्रिस्टलीकरण 90-100°C पर; और कैथोड अग्रदूत संश्लेषण,जिसमें निकेल-कोबाल्ट-मैंगनीज हाइड्रॉक्साइड 50-80°C पर सह-निष्पात होते हैंलिथियम रिएक्टर को असामान्य बनाने वाली बात यह है कि इसके लिए कई कामों का संयोजन करना पड़ता है: उच्च क्षारीयता या अम्लता, उच्च तापमान,और विशेष रूप से स्लरी में सिलिकेट और एल्यूमिना ग्रिट से घर्षण, साथ ही प्रदूषण के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता के साथ, क्योंकि बैटरी-ग्रेड लिथियम को 99.5-99.9% शुद्धता तक पहुंचना चाहिए और लोहे या सोडियम के कुछ पीपीएम उत्पाद को कम कर सकते हैं।प्रतिक्रिया रसायन नहीं, यह इंजीनियरिंग का मुख्य मुद्दा है।

1तीन लिथियम रिएक्टर कार्य और उनकी रसायन विज्ञान

प्रत्येक चरण एक अलग फ़ीड को एक अलग उत्पाद में बदल देता है, और रिएक्टर उस चरण के रसायन और स्लरी के लिए बनाया गया हैः

• खनिज को भुनाए जाने के पश्चात निकलना:स्पोड्यूमेन, एक लिथियम एल्यूमीनियम सिलिकेट, पहले लिथियम को घुलनशील बनाने के लिए 1000-1100°C पर एक सल्फेटिंग या क्षारीय एजेंट के साथ भुना जाता है,फिर पानी या पतले एसिड के साथ 200-265°C और 1-2 बार पर एक ऑटोक्लेव या वायुमंडलीय लीच टैंक में लिक किया जाता हैस्लरी अत्यधिक घर्षणकारी होती है, जिसमें अनरिएक्टेड सिलिकेट और एल्युमिना ग्राइंड होता है जो एग्जिटेटर, तल और डिस्चार्ज को पहनता है, और यह क्षारीय से हल्के अम्लीय होता है।रिएक्टर को एक मजबूत कम गति वाले इम्पेलर की आवश्यकता होती है, एक कठोर या अलंकृत गीला पथ, और आम तौर पर एक डुप्लेक्स या उच्चतम मिश्र धातु या रबर अलंकृत या कांच-स्टील में फ्यूज शेल,क्योंकि घर्षण और रसायन के संयोजन साधारण 304 स्टेनलेस स्टील जल्दी हार जाता हैलिथियम वसूली से पहले गाढ़ा करनेवाला और निस्पंदन द्वारा स्पष्टीकरण किया जाता है।
• लिथियम कार्बोनेट और हाइड्रॉक्साइड वर्षाःशुद्ध लिथियम घोल से, सोडियम कार्बोनेट जोड़कर या 90-100°C पर CO2 के साथ कार्बोनेट करके लिथियम कार्बोनेट का अवशोषण किया जाता है।या लिथियम हाइड्रॉक्साइड मोनोहाइड्रेट कास्टिसाइजेशन और क्रिस्टलाइजेशन द्वारा प्राप्त किया जाता हैये क्रिस्टलीकरण और वर्षा के चरण हैं, जो 90-100°C पर हलचल टैंकों में चलते हैं, जहां नियंत्रित जोड़, तापमान और बीजिंग क्रिस्टल आकार और शुद्धता निर्धारित करते हैं।यह शुल्क लचीलापन की तुलना में कम घर्षण है लेकिन अत्यधिक क्षारीय है, और प्रदूषण नियंत्रण सर्वोपरि हैः रिएक्टर और इसके सहायक निस्पंदन को लोहे के पिकअप से बचना चाहिए, क्योंकि कुछ दसियों पीपीएम से अधिक लोहे बैटरी विनिर्देशों में विफल रहता है।ग्लास-फ्यूज-टू-स्टील या 316L सावधानीपूर्वक निष्क्रियता के साथ आम है, और क्रिस्टलाइज़र में अक्सर एक ड्राफ्ट ट्यूब और एक वर्गीकृत ड्रॉ-ऑफ होता है ताकि समान क्रिस्टल उगाए जा सकें।
• कैथोड पूर्ववर्ती सह-पातःसबसे मूल्यवान कदम निकेल-कोबाल्ट-मैंगनीज या निकेल-कोबाल्ट-एल्यूमीनियम अग्रदूत, हाइड्रॉक्साइड बनाना है जिसे बाद में कैथोड सक्रिय सामग्री बनाने के लिए लिथियम के साथ जलाया जाता है।यह मिश्रित लवणों को सोडियम हाइड्रॉक्साइड और अमोनिया के साथ 50-80°C और पीएच 7-11 पर 8-24 घंटों तक निरंतर हलचल टैंक रिएक्टरों के एक कैस्केड में सह-निष्पात करके बनाया जाता है, जहां पीएच, फ़ीड अनुपात और निवास समय कणों की आकृति और तत्व समरूपता निर्धारित करते हैं। यह एक सटीक रासायनिक रिएक्टर है, धातु विज्ञान का नहींःयह सख्त पीएच नियंत्रण की मांग करता है, निष्क्रिय या अत्यधिक पॉलिश सतहों धातु पिकअप से बचने के लिए, और उत्कृष्ट मिश्रण स्लरी, 5-30% ठोस, समान रखने के लिए।काफी हद तक बैटरी के प्रदर्शन को निर्धारित करता है, तो रिएक्टर की नियंत्रण गुणवत्ता अंतर है।

2घर्षण और शुद्धता के लिए एक लिथियम रिएक्टर का निर्माण

प्रत्येक लिथियम रिएक्टर पर दो बल हमला करते हैं, और डिजाइन दोनों के खिलाफ बचाव करता हैः

• स्लरी से घर्षणःलिथियम खनिज और अवशेष कच्चे होते हैं, और 5-30% ठोस पदार्थों पर घूमते हुए स्लरी तल, इम्पेलर टिप, डिस्चार्ज वाल्व और पंप को क्षीण करता है। मानक रक्षाएं धीमी होती हैं,एक कठोर सिर के साथ भारी रोलर या एक अस्तर रोलर, एक सपाट या उथली शंकु तल जो ठोस पदार्थों को कैद नहीं करता है, एक तल वाल्व और स्लरी के आकार के लिए पंप, और रबर या कांच-स्टील-फ्यूज परत से लपेटा गया एक गीला रास्ता जहां रसायन अनुमति देता है।जहाँ धूल सबसे खराब है, जैसे कि लीच और गाढ़ा करने वाले प्रवाह में, पहनने वाले भागों को जानबूझकर सस्ता और सुलभ बनाया जाता है, क्योंकि कुछ को चुना गया मिश्र धातु की परवाह किए बिना एक कार्यक्रम पर प्रतिस्थापित किया जाएगा।औसत स्लरी के खिलाफ निर्दिष्ट करना समस्या को कम करता है; डिजाइन को स्टार्टअप के दौरान और फिल्टर गड़बड़ी के बाद पीक ग्रेट लोड को सहन करना चाहिए।
• संदूषण संवेदनशीलता और सामग्री की पसंदःबैटरी-ग्रेड लिथियम केवल निशान अशुद्धियों को सहन करता है, इसलिए रिएक्टर सामग्री को उत्पाद में न तो भंग करना चाहिए और न ही कणों को छोड़ना चाहिए।304 स्टेनलेस स्टील आमतौर पर निकेल और लोहे के पिकअप के कारण अपर्याप्त है; 316L बेहतर है लेकिन अभी भी क्लोराइड और roughing के लिए कमजोर है, इसलिए कई संयंत्रों ताकत और क्लोराइड प्रतिरोध के लिए डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का चयन,या Hastelloy महत्वपूर्ण भागों पर जहां कर्तव्य गर्म और संक्षारक दोनों हैक्षारीय या घर्षण सेवा के लिए, एक रबर अस्तर या ग्लास-स्टील में फ्यूज किए गए पोत आकर्षक है क्योंकि निष्क्रिय ग्लास परत उत्पाद को दूषित नहीं कर सकती है और रसायन विज्ञान का विरोध करती है,और यह भी बड़ी मात्रा में लिथियम संयंत्रों की जरूरत पर लागत प्रभावी हैचयन में हमेशा पूंजी के विरुद्ध संदूषण के जोखिम का वजन किया जाता है और अग्रदूत चरण के लिए सतह की समाप्ति और लीक करने योग्य प्रजातियों की अनुपस्थिति कच्चे संक्षारण प्रतिरोध से अधिक मायने रखती है।
• थर्मल, मिक्सिंग और नियंत्रण आवश्यकताएंःकई लिथियम चरण गर्म होते हैं, वर्षा के लिए 90-100 डिग्री सेल्सियस और पसीने के लिए 200-265 डिग्री सेल्सियस, इसलिए रिएक्टर को तापमान और हीटिंग या कूलिंग माध्यम के लिए नामित जैकेट या कॉइल की आवश्यकता होती है,और दीवार पर स्थानीय स्केलिंग या वर्षा से बचने के लिए अच्छी तापमान एकरूपतामिश्रण से ठोस पदार्थों को क्रिस्टल की आदत को नष्ट किए बिना निलंबित रखा जाना चाहिए; बहुत अधिक कतरनी बढ़ते अग्रदूत कणों को तोड़ती है, बहुत कम एकाग्रता ढाल छोड़ती है जो उन्हें असमान बनाती है।नियंत्रण इसी प्रकार सटीक है: वर्षा के लिए अतिरिक्त जांच के साथ पीएच लूप, पूर्ववर्ती के लिए धातु और आधार फ़ीड के अनुपात नियंत्रण, और अक्सर वास्तविक समय कण आकार या चालकता की निगरानी।इस प्रकार रिएक्टर एक उपकरण नियंत्रण प्रणाली के समान ही एक पात्र है।, और इसका मूल्य संकीर्ण खिड़की को पकड़ने में निहित है जो बैटरी-ग्रेड आउटपुट को परिभाषित करता है।

लिथियम प्रसंस्करण रिएक्टर कार्य तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: लिथियम लिकिंग रिएक्टर और कैथोड पूर्ववर्ती रिएक्टर में क्या अंतर है?

उत्तर: वे मूल्य श्रृंखला के विपरीत छोर पर बैठते हैं और विपरीत समस्याओं का सामना करते हैं।क्षारीय से अम्लीय स्लरी सिलिकेट और एल्यूमिना ग्रेट से भरी, तो यह घर्षण और थोक रसायन के लिए बनाया गया है। कैथोड अग्रदूत रिएक्टर सह-पतन निकल-कोबाल्ट-मैंगनीज हाइड्रॉक्साइड 50-80 डिग्री सेल्सियस में एक कोमल, ठीक से नियंत्रित, कम ठोस स्लरी में,तो यह शुद्धता और आकृति विज्ञान नियंत्रण के लिए बनाया गया हैएक धातुकर्म पोत है जो चट्टान और पैमाने से लड़ता है; दूसरा एक सटीक रासायनिक रिएक्टर है जहां कुछ पीएच या अनुपात बिंदु बैटरी के प्रदर्शन को निर्धारित करते हैं। सामग्री तदनुसार भिन्न होती हैःलिच के लिए अस्तर या डुप्लेक्स, पॉलिश 316L या पूर्ववर्ती के लिए निष्क्रिय अस्तर.

प्रश्न: लिथियम रिएक्टरों में प्रदूषण नियंत्रण इतना महत्वपूर्ण क्यों है?

उत्तर: क्योंकि अंतिम उत्पाद बैटरी में जाता है, जहां लोहे, सोडियम, कैल्शियम या अन्य धातु के प्रति मिलियन कुछ भाग सेल क्षमता, चक्र जीवन और सुरक्षा को कम कर सकते हैं,तो बैटरी ग्रेड लिथियम 99 तक पहुंचना चाहिए.5-99.9% शुद्धता। रिएक्टर एक प्राथमिक संदूषण स्रोत है यदि इसकी दीवारें, इम्पेलर या सील धारा में कणों को भंग या फेंकती हैं,यही कारण है कि साधारण 304 स्टेनलेस स्टील अक्सर अपने निकल और लोहे पिकअप के लिए अस्वीकार कर दिया जाता है, 316L को निष्क्रिय क्यों किया जाता है, और कांच से स्टील में मिलाया गया या रबर से ढका हुआ कंटेनर अपनी निष्क्रिय, गैर-प्रपात सतहों के लिए आकर्षक क्यों है।इस प्रकार प्रदूषण नियंत्रण सामग्री चयन के माध्यम से बनाया गया है।, सतह खत्म, और leachable प्रजातियों से बचने, अंत में एक फिल्टर के रूप में नहीं जोड़ा।

प्रश्न: घर्षण लिथियम स्लरी के लिए किन सामग्रियों का प्रयोग किया जाता है?

उत्तरः लार्वा और अवशेषों के प्रबंधन के लिए घर्षण स्लरी के लिए आम विकल्प ताकत और क्लोराइड प्रतिरोध के लिए डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील हैं,एक निष्क्रिय के लिए रबर-लेपित कार्बन स्टील या ग्लास-स्टील-फ्यूज्ड, घर्षण प्रतिरोधी गीली सतह, और कठोर या अस्तर वाले रोलर और नीचे के वाल्व जिन्हें बदलना सस्ता है। जहां ड्यूटी गर्म और संक्षारक दोनों है, जैसे कि क्लोराइड युक्त नमकीन वाष्पीकरण में,महत्वपूर्ण भागों पर हैस्टेलॉय या टाइटेनियम जैसे उच्च मिश्र धातुओं का प्रयोग किया जाता है. रणनीति पहनने वाले भागों पर एक प्रतिस्थापन योग्य, घर्षण प्रतिरोधी पथ डालना है, इम्पेलर टिप, तल, डिस्चार्ज, और रसायन के लिए खोल सामग्री का चयन करना है,क्योंकि कोई भी एकल मिश्र धातु कुछ सुरक्षात्मक अस्तर के बिना एक लिथियम लीच के ग्रेट और क्षारीयता दोनों जीवित नहीं है.

प्रश्न: लिथियम कैथोड पूर्ववर्ती रिएक्टर को कैसे नियंत्रित किया जाता है?

उत्तर: कणों की गुणवत्ता को परिभाषित करने वाली संरचना और भौतिक खिड़की को कसकर पकड़कर।मिश्रित धातु नमक फ़ीड और सोडियम हाइड्रॉक्साइड और अमोनिया आधार को एक निश्चित अनुपात में मापा जाता है और 50-80 डिग्री सेल्सियस और पीएच 7-11 पर निरंतर हलचल टैंक रिएक्टरों के एक कैस्केड में जोड़ा जाता हैरिडंडेंट पीएच जांच और अनुपात नियंत्रण रसायन को बनाए रखते हैं, जबकि हलचल बढ़ते क्रिस्टल को ओवर-शेयर किए बिना 5-30% ठोस स्लरी को समान रखती है।कई संयंत्रों में प्रवाहकता या कण आकार की वास्तविक समय की निगरानी जोड़कर जल्दी बहाव का पता लगाया जाता हैरिएक्टर का मूल्य ठीक इस नियंत्रण अनुशासन में है, क्योंकि कणों की आकृति और तत्व समरूपता पूर्ववर्ती से बने बैटरी कैथोड के प्रदर्शन को निर्धारित करती है।