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碳酸鋰碳化提純設備核心原理：CO?溶解-重結晶法實現高純度轉化

來源：石家莊鼎威化工裝備工程股份有限公司 時間：

碳酸鋰碳化提純設備的核心原理基于CO?溶解-重結晶法，通過碳化反應將工業級碳酸鋰轉化為高溶解度的碳酸氫鋰，再經熱解重結晶實現雜質分離與高純度轉化。以下是具體技術解析：

一、核心原理：CO?溶解-重結晶法

1. 碳化反應階段

   • 原理：工業級碳酸鋰與水混合形成漿料，通入CO?氣體后，微溶的Li?CO?轉化為高溶解度的LiHCO?（溶解度隨溫度升高而降低）。

   • 反應式：

• 優勢：
  • LiHCO?溶解度顯著高于Li?CO?，雜質（如Na?、K?、Ca²?、Mg²?）因溶解度差異被留在母液中。
  • 多級串聯碳化塔設計（逆流操作）提高CO?利用率，降低生產成本。

2. 過濾除雜階段
   • 碳化液通過精密過濾器（如板框過濾+高精度濾芯）去除不溶性雜質（如機械雜質、沉淀物）。
   • 濾液進入下一階段，確保后續熱解的純凈度。
3. 熱解重結晶階段

   • 原理：LiHCO?溶液加熱分解，重新析出Li?CO?晶體，同時釋放CO?（可回收利用）。

   • 反應式：

• 關鍵控制點：
  • 溫度與粒度：通過控制升溫速度和攪拌強度，獲得所需晶型和粒度（如均勻細晶提高純度）。
  • 防結疤：連續分解塔需優化換熱面設計，避免晶垢沉積影響效率。

二、設備設計要點

1. 碳化塔
   • 類型：連續式（帶/不帶機械攪拌）或間歇式。
   • 優勢：
     • 連續塔自動化程度高，CO?利用率達95%以上，適合大規模生產。
     • 加壓設計（CO?分壓≥0.6MPa）提高反應速率，碳化溫度控制在25-35℃以優化雜質析出。
   • 結構：包括節能電機、換熱管、布氣頭等，確保CO?均勻分布和溫度控制。
2. 分解塔
   • 連續式：采用間接換熱（蒸汽加熱），通過控制熱解溫度和時間保證晶體粒度。
   • 間歇式：與碳化塔共用設備，通過反復碳化-熱解循環消除晶垢，但操作繁瑣。
3. 輔助系統
   • CO?回收：熱解釋放的CO?經除濕后循環利用，降低原料成本。
   • 精密過濾：采用多級過濾（如板框+樹脂柱）深度去除微小雜質。
   • 后處理：離心分離、干燥、篩分、除鐵等步驟確保產品符合電池級標準（純度≥99.5%）。

三、技術優勢與應用

1. *提純
   • 通過溶解度差異和重結晶過程，深度去除Na?、K?、Ca²?、Mg²?等雜質，產品純度滿足電池級需求。
   • 鋰回收率高（熱分解母液可循環調漿），降低原料浪費。
2. 成本與環保
   • 操作簡單、能耗低（相比煅燒法），適合工業化生產。
   • CO?循環利用減少碳排放，符合綠色制造趨勢。