Reaktor do przetwarzania litu: wycieranie, opad i projektowanie prekursorów katodowych

Reaktor do przetwarzania litu: wycieranie, opad i projektowanie prekursorów katodowych

Co to jest reaktor przetwórczy litu?Reaktor przetwórczy litu jest zbiornikiem, w którym minerał zawierający lit lub sól słona jest przekształcany w sprzedawalny związek litu i występuje w trzech różnych punktach łańcucha wartości:Wydalanie rudy po pieczeniu, gdzie spodumen jest trawiony w temperaturze 200-265°C; spadek i krystalizacja węglanu litu lub wodorotlenku litu w temperaturze 90-100°C oraz synteza prekursora katodowego,gdzie hydroxydy niklu, kobaltu i manganu są współwysadzane w temperaturze 50-80°CCo sprawia, że reaktor litowy jest niezwykły to połączenie zadań, które musi przetrwać: silna alkaliczność lub kwasowość, wysoka temperatura,i przede wszystkim ścieranie z piasku krzemianowego i aluminiowego w slurry, wraz z wyjątkową wrażliwością na zanieczyszczenia, ponieważ litowe baterie muszą osiągnąć czystość 99,5-99,9% i kilka ppm żelaza lub sodu może obniżyć jakość produktu.Nie jest to reakcja chemiczna, to klucz do inżynierii.

1Trzy funkcje reaktora litowego i ich chemia

Każdy etap przekształca inny materiał w inny produkt, a reaktor jest zbudowany dla chemicznej i slurry tego etapu:

• Wydalanie rudy po prażeniu:Spodumen, silikat aluminiowy litu, jest najpierw palony środkiem siarczanowym lub alkalicznym w temperaturze 1000-1100 °C, aby lit był rozpuszczalny,następnie wyciekany wodą lub rozcieńczonym kwasem w temperaturze 200-265°C i 1-2 bar w autoklawie lub zbiorniku do wycieku atmosferycznegoŚlizga jest wysoce ścierająca, zawiera niereagowaną krzemianę silikatową i aluminiową, która zużywa mieszalnik, dno i wyładowanie, i jest alkaliczna do lekko kwaśna.Reaktor potrzebuje silnego, niskoprężnego obrotu., utwardzona lub wyłożona mokra ścieżka, a zazwyczaj stop duplex lub wyższa lub powłoka wyłożona gumą lub ze szkła stopiona ze stali,ponieważ połączenie ścierania i chemicznej pokonuje zwykłą 304 stali nierdzewnej szybkoOczyszczanie następuje po zagęszczeniu i filtracji przed odzyskaniem litu.
• Wpływ węglanu litu i wodorotlenku:Z czystego roztworu litu wylądowany jest węglan litu poprzez dodanie węglanu sodu lub węglanie CO2 w temperaturze 90-100 °C,lub monohydrat wodorotlenku litu wytwarzany jest przez kaustyzację i krystalizacjęSą to etapy krystalizacji i opadów, przeprowadzane w zbiornikach mieszanych w temperaturze 90-100°C, w których kontrolowane dodanie, temperatura i sianie określają rozmiar i czystość kryształu.Wykorzystanie jest mniej ścierające niż wycieranie, ale silnie alkaliczne, a kontrola zanieczyszczeń jest najważniejsza: reaktor i jego filtracja pomocnicza muszą uniknąć odbioru żelaza, ponieważ żelazo powyżej kilkudziesięciu ppm nie spełnia specyfikacji baterii.Szkło stopione do stali lub 316L z ostrożną pasywacją jest powszechne, a krystalizator często zawiera rurę wciągową i klasyfikowany odciąg do uprawy jednolitych kryształów.
• Współopadłość prekursora katodowego:Najważniejszym krokiem jest wytwarzanie prekursora niklu-kobalu-manganu lub niklu-kobalu-aluminiowego, wodorotlenku, który następnie jest podpalany z litu, aby utworzyć aktywny materiał katodowy.Jest wytwarzany przez współopadnięcie soli mieszanych z wodorotlenkiem sodu i amoniakiem w temperaturze 50-80 °C i pH 7-11 przez 8-24 godziny w kaskadzie ciągłych reaktorów zbiornikowych., gdzie pH, stosunek podaży i czas pobytu określają morfologię cząstek i jednorodność pierwiastków.wymaga ścisłej kontroli pH, powierzchnie obojętne lub bardzo wypolerowane, aby uniknąć złamania metalu, i doskonałe mieszanie, aby utrzymać osad, 5-30% stałych, jednorodny.w dużej mierze określa wydajność baterii, więc jakość kontroli reaktora jest różnicą.

2Inżynieria reaktora litowego dla ścierania i czystości

Dwie siły atakują każdy reaktor litowy, a konstrukcja broni się przed obydwoma:

• Odrzucenie z osadu:Litowe rudy i pozostałości są żwirne, a osada krążąca w 5-30% w stanie stałym eroduje dno, końcówkę obrotową, zawór rozładowy i pompę.silnik silnikowy o wytrzymałej końcówce lub silnik silnikowy o wyłożeniu, płaskie lub płytkie, stożkowe dno, które nie zatrzymuje substancji stałych, zawór i pompa dna przeznaczone do użycia w slurry oraz mokra ścieżka wyłożona gumową lub warstwą szklankowo-stołową, jeśli pozwala na to chemia./Gdzie grunt jest najgorszy, jak w przypadku podpływu wycieku i zagęszczaczacza, części zużycia są celowo czynione tanie i dostępne, ponieważ coś zostanie wymienione w harmonogramie niezależnie od wybranej stopy.Specyfikacja w stosunku do średniej obróbki obróbczej nie podkreśla problemu; konstrukcja musi przetrwać szczytowe obciążenie piaskiem podczas uruchamiania i po zakłóceniu filtra.
• Wrażliwość na zanieczyszczenie i wybór materiału:Litium z akumulatorów toleruje tylko śladowe zanieczyszczenia, więc materiał reaktora nie może rozpuszczać się w produkcie ani zrzucać cząstek.304 stali nierdzewnej jest zazwyczaj niewystarczające z powodu niklu i żelaza pickup; 316L jest lepszy, ale nadal podatny na chlorydy i szorstkość, dlatego wiele zakładów wybiera stal nierdzewna dupleks ze względu na wytrzymałość i odporność na chlorydy,lub Hastelloy na krytycznych częściach, gdzie obowiązek jest zarówno gorący i korozyjnyW przypadku obsługi alkalicznej lub ścierającej, pojemnik z gumą lub ze szkłem stopionym w stal jest atrakcyjny, ponieważ warstwa szkła obojętnego nie może zanieczyszczać produktu i jest odporna na działanie chemiczne,i jest również opłacalny w dużych ilościach potrzebnych do produkcji lituWybór zawsze wyważają ryzyko zanieczyszczenia w stosunku do kapitału, a dla etapu prekursora wykończenie powierzchni i brak wyciekających gatunków mają większe znaczenie niż surowa odporność na korozję.
• Wymagania termiczne, mieszania i kontroli:Kilka etapów litowych jest gorących, 90-100°C w przypadku opadów i 200-265°C w przypadku wydalania, więc reaktor potrzebuje płaszcza lub cewki, które są odpowiednie do temperatury i medium grzewczego lub chłodzącego,i dobrą jednolitość temperatury, aby uniknąć lokalnego skalowania lub opadów na ścianieMieszanie musi utrzymywać ciało stałe w zawieszeniu bez niszczenia składu kryształowego; zbyt duże cięcie rozbija rosnące cząstki prekursorowe, zbyt mała ilość pozostawia gradienty stężenia, które czynią je nierównomiernimi.Kontrola jest odpowiednio precyzyjna.: pliky pH z nadmierną sondą do opadów, kontrolą stosunku metalu i zasobów podstawowych dla prekursora, a często monitorowanie wielkości cząstek lub przewodności w czasie rzeczywistym.Reaktor jest zatem tak samo zintegrowanym systemem sterowania jak zbiornik, a jego wartość polega na utrzymaniu wąskiego okna, które określa moc wyjściową baterii.

Zadania reaktora przetwórstwa litu Macierza porównawcza

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Jaka jest różnica między reaktorem do wydalania litu a reaktorem katodowym?

Odpowiedź: znajdują się one na przeciwnych końcach łańcucha wartości i stoją w obliczu przeciwnych problemów.ślizga alkaliczno-kwaśna pełna ziarenek silikatowych i tlenowychKatodowy reaktor prekursorowy współopadnie wodorotlenki niklu, kobaltu i manganu w temperaturze 50-80°C w delikatnej, precyzyjnie kontrolowanej, nisko stałych mieszaninie.Więc jest zbudowany do kontroli czystości i morfologii.Jednym z nich jest zbiornik metalurgiczny walczący z piaskiem i skalą; drugi jest precyzyjnym reaktorem chemicznym, w którym kilka punktów pH lub stosunku decyduje o wydajności baterii.o pojemności nieprzekraczającej 50 cm3, wypolerowany 316L lub wyłożony inertnie do prekursora.

P: Dlaczego kontrola zanieczyszczeń jest tak ważna w reaktorach litowych?

Odpowiedź: Ponieważ produkt końcowy trafia do baterii, gdzie kilka części na milion żelaza, sodu, wapnia lub innego metalu może pogorszyć pojemność komórki, żywotność cyklu i bezpieczeństwo,Więc poziom litu w bateriach musi osiągnąć 99Reaktor jest głównym źródłem zanieczyszczenia, jeśli jego ściany, obrotowiec lub uszczelki rozpuszczają lub zrzucają cząstki do strumienia,Dlatego zwykła stal nierdzewna 304 jest często odrzucana ze względu na jej nikl i żelazo., dlaczego 316L jest pasywizowany i dlaczego naczynia ze szkłem stopionym do stali lub wyłożone gumą są atrakcyjne ze względu na ich obojętne, nieprzepadające powierzchnie.Kontrola zanieczyszczeń jest zatem zaprojektowana poprzez wybór materiału., wykończenie powierzchniowe i unikanie wyciekających gatunków, nie dodanych jako filtr na końcu.

P: Jakie materiały są stosowane do szlifu litowego?

A: W przypadku szlifowania i obróbki pozostałości, powszechnie używana jest stal nierdzewna z podwójnej konstrukcji, z uwagi na wytrzymałość i odporność na chlor.o pojemności nieprzekraczającej 10 W, odporne na ścieranie mokre powierzchnie oraz twardy lub wyłożony obrotowy i zawory dolne, które są tanie do wymiany.na części krytycznych stosowane są stopy wyższe, takie jak Hastelloy lub tytanStrategia polega na umieszczeniu wymiennej, odpornej na ścieranie ścieżki na częściach zużywających się, końcówce obrotowej, dnie, wyładowania, i wybór materiału powłoki dla chemii,ponieważ żaden zestaw nie przetrwa zarówno ziarna jak i alkaliczności wycieku litu bez ochrony.

P: Jak sterować reaktorem katodowym litowym?

Odpowiedź: Przytrzymując ściśle skład i fizyczne okno, które określają jakość cząstek.Zmieszaną solę metalową oraz wodorotlenek sodu i bazę amoniaku mierzy się w stałym stosunku i dodaje do kaskady reaktorów zbiornikowych do ciągłego mieszania w temperaturze 50-80°C i pH 7-11Zbytne sondy pH i kontrola stosunku utrzymują chemię, podczas gdy mieszanie utrzymuje jednorodność 5-30% masy stałej bez nadmiernego obcięcia rosnących kryształów.Wiele zakładów dodaje monitorowanie przewodności lub wielkości cząstek w czasie rzeczywistym w celu wczesnego wykrycia dryfuWartość reaktora zależy właśnie od tej dyscypliny sterowania, ponieważ morfologia cząstek i jednorodność elementów określają wydajność katody baterii wykonanej z prekursora.