Proces odzyskiwania siarczanu sodu w produkcji baterii litowych

W procesie recyklingu zużytych baterii litowo-trójskładnikowych i baterii litowo-żelazowo-fosforanowych, kwas siarkowy i soda kaustyczna są nieuchronnie przekształcane w sole siarczanu sodu ze względu na wymagania technologiczne. Surowy roztwór zawierający siarczan sodu obejmuje głównie roztwór zwrotny układu soli litowej, roztwór po syntezie trójskładnikowego niklu i kobaltu, solankę zrzutową z wstępnego oczyszczania trójskładnikowego, roztwór po wytrąceniu fosforanu litowo-żelazowego, solankę zrzutową fosforanu litowo-żelazowego, roztwór po wytrąceniu litu litu solą litowo-litową, roztwór resztkowy po ekstrakcji soli niklowo-kobaltowo-manganowej, roztwór po syntezie niklu-kobaltu-manganu itd. Roztwory te są bezpośrednio lub oczyszczane w systemie odparowywania MVR, a następnie poddawane krystalizacji i suszeniu w celu uzyskania bezwodnego siarczanu sodu. Główny proces produkcyjny przebiega następująco:

1. Wymieszaj płyn
Trójskładnikowa ciecz do syntezy niklu i kobaltu, trójskładnikowa wstępnie oczyszczona solanka zrzutowa, fosforan litowo-żelazowy po sedymentacji litu, solanka zrzutowa fosforanu litowo-żelazowego, sól litowa po sedymentacji soli litowo-niklowo-kobaltowo-manganowej, pozostałość niklu w procesie ekstrakcji, ciecz do syntezy niklu, kobaltu i manganu oraz inne mieszane ciecze.

2. Usuwanie zanieczyszczeń i rafinacja
Po przygotowaniu roztworu siarczanu sodu za pomocą ciekłego alkaliu + siarczku sodu w celu usunięcia metali ciężkich (filtr ciśnieniowy odfiltrowuje niewielką ilość żużlu niklowego i kobaltowego, a następnie zawraca do wsadu w celu ponownego użycia), reguluje się pH do 5–7. Po zakwalifikowaniu analizy, wprowadza się zbiornik cieczy surowej, który pełni rolę zbiornika magazynującego i regulującego jej przepływ, aby zapewnić ciągłą i stabilną pracę parownika ścieków MVR. Zbiornik cieczy surowej jest wyposażony w pompę cieczy surowej. Pompa cieczy surowej równomiernie transportuje wodny roztwór siarczanu sodu do układu oczyszczania parowania. Zawór regulacyjny za pompą cieczy surowej jest regulowany w celu utrzymania równowagi między ilością podnoszonej cieczy surowej a ilością odparowywanej cieczy.

3. Rozwiązanie zwrotne
Kryształy dziesięciowodzianu siarczanu sodu wytworzone przez układ soli litowych dodawane są do skroplonej wody i zanurzonej wody płuczącej litem, tworząc niemal nasycony roztwór siarczanu sodu, który jest przechowywany w oddzielnym zbiorniku na ciecz zapasową, a następnie transportowany bezpośrednio do układu odparowywania i zagęszczania MVR.

4. Parowanie MVR i krystalizacja roztworu siarczanu sodu
Roztwór wodny zawierający siarczan sodu jest podgrzewany przez podgrzewacz kondensatu, a następnie trafia do komory parowania systemu krystalizacji parowania MVR. System parowania MVR jest wyposażony w pionowy wymiennik ciepła za pompą o wymuszonym obiegu. Pod działaniem pompy o wymuszonym obiegu, ciecz materiałowa przepływa w takim obiegu wzdłuż komory parowania – wymiennika ciepła – pompy o wymuszonym obiegu – wymiennika ciepła – komory parowania. Ciecz materiałowa jest podgrzewana w wymienniku ciepła, a w komorze parowania odbywa się rozdział gaz-ciecz-ciało stałe. Zagęszczona zawiesina soli jest przesyłana do wylotu soli przez pompę tłoczną w celu zagęszczenia i rozdzielenia, a następnie odprowadzana do zlewu soli w celu jej zebrania, zagęszczenia i rozdzielenia, a na koniec odprowadzana do wirówki w celu rozdziału odśrodkowego. Filtrat odśrodkowy i supernatant separatora soli są zbierane w zbiorniku filtratu i przesyłane z powrotem do wyparki MVR w celu odparowania i krystalizacji. Siarczan sodu oddzielony z wirówki trafia do układu suszącego.

5. Suszenie – Pakowanie
Siarczan sodu uzyskany w wyniku krystalizacji zawiera niewielką ilość wody i w zależności od możliwości ponownego wykorzystania, decyduje się o konieczności użycia urządzeń suszących w celu zmniejszenia zawartości wody. Urządzenie suszące może być stosowane w suszarni fluidalnej (kontrolowana temperatura suszenia ~150°C), z wibracyjnym złożem fluidalnym i pomocniczym urządzeniem do odpylania, a następnie transportowane do suszarni fluidalnej za pomocą podajnika ślimakowego w celu uzyskania bezwodnego siarczanu sodu (zawartość wody