مبلورة كربونات الليثيوم التجريبية

تكوين مرجعي لإنتاج كربونات ليثيوم بدرجة البطارية على المستوى التجريبي، سواء من مركز محلول ملحي أو من تيار ليثيوم معاد تدويره.

النطاق

المبخّر: ضغط بخار ميكانيكي أو غشائي هابط، 50–200 لتر/ساعة تبخيراً، لتركيز الليثيوم إلى 20–25 غ/لتر.
تنعيم بالتبادل الأيوني: عمود راتنج انتقائي لإزالة الكالسيوم والمغنيسيوم والبورون قبل الكربنة.
مفاعل الكربنة: 100–300 لتر، بغلاف وتحكم في pH وجرعات؛ إضافة Na₂CO₃ عند 80–90 °م.
الطرد المركزي: أقراص أو قشاري، 0,5–2 م³/ساعة، لفصل الصلب عن السائل والغسل.
المجفف: تفريغي أو صواني، 80–120 °م، لرطوبة أقل من 0,2 %.
إرجاع المحلول الأم: خزان ومضخة لاستعادة الليثيوم والتحكم في المحصول.

الدرجة تُصنع في ثلاثة مواضع

1. التنعيم قبل الكربنة. الكالسيوم والمغنيسيوم يترسبان مع الكربونات، وهما السبب المعتاد في عدم بلوغ المنتج مواصفات درجة البطارية. يجب إزالتهما أولاً، لأنه لا يمكن تصحيح ذلك لاحقاً في المسار.

2. التلقيح والتشبع الفائق. التشبع الفائق المنضبط ببلورات بذرية يعطي حبيبات منتظمة قابلة للترشيح، أما الجرعات السريعة فتعطي هلاماً يسدّ الطرد المركزي.

3. الغسل. الصوديوم هو الشائبة المتبقية الأساسية. غسل إزاحي قصير بماء منزوع الأيونات يزيله دون إذابة المنتج؛ والماء الزائد يكلّف محصولاً.

المرافق والمواد

مفاعلات الكربنة عادة من 316L: المحلول غير عدواني على الفولاذ المقاوم للصدأ، لكن عجينة الكربونات كاشطة عند مقاعد المضخات والصمامات، لذا استخدم صمامات قرصية في خطوط العجينة. ولدرجة البطارية يجب أن يكون الغسل بماء منزوع الأيونات.

الإنتاج النموذجي وحدود المقياس

10–50 كغ/ساعة من المنتج تكفي لتزويد عينات التأهيل وتحديد توزيع الشوائب والمحصول الذي تحتاجه دراسة الجدوى. لكن انتبه إلى تشويهين: مبلورة تجريبية بسعة 20–50 لتر/ساعة تملك مساحة انتقال حرارة لكل وحدة حجم أكبر بثلاث إلى خمس مرات من الوحدة الإنتاجية، فلن تُظهر الاتساخ الذي يحدّ الوعاء الكبير؛ وزمن المكوث ينتقل من 40–60 دقيقة إلى ساعتين أو أربع، ما يخشّن البلورة ويخفي توليد النواعم التي تسدّ الطرد المركزي لاحقاً.

اعتبر الوحدة تأكيداً كيميائياً لا أساساً لحساب الحجم: فهي تحسم نافذة التشغيل ونسبة الصوديوم إلى الليثيوم التي تُبقي كبريتات الصوديوم في المحلول وحرارة الكربنة ونسبة الغسل، لكنها لا تحسم معدل التدوير في مبلورة بتدوير قسري ولا سياسة التلقيح ولا فترة التنظيف. ولذلك يجب تشغيلها عشرة أحجام على الأقل بنفس إرجاع العجينة الذي سيكون في المصنع، وبمحلول أم مغلق من خمس إلى عشر دورات قبل الوثوق بأرقام الشوائب. أرسل تركيز الليثيوم وملف الشوائب والدرجة المستهدفة، وسنحدد المسار ومرحلة الغسل.