CN220737510U - 一种新型沉锂反应系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型沉锂反应系统，包括硫酸锂储罐，所述的硫酸锂储罐上设有硫酸锂溶液输送管，所述的硫酸锂溶液输送管上连接有硫酸锂输送泵，所述的硫酸锂储罐一侧设有碳酸钠储罐。本实用新型能提供一种连续式沉锂反应系统，利用微反应器单位模块恒定的持液量系数，可精准地控制沉锂反应时间，进而实现对碳酸锂结晶大小的把控，产品纯度高、包裹杂质离子及其微量。微反应器单元模块叠加可实现大批量连续化生产需求，反应条件稳定，且更充分彻底，避免现有的沉锂釜只能作间歇式沉锂反应操作，同时为充分混合物料与接触反应、提高收率等，反应周期明显拉长，导致最终回收的锂杂质离子较多的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及涉及废旧锂电池回收工艺中湿法沉锂装置领域，尤其涉及一种新型沉锂反应系统。
背景技术
目前，废旧锂电池湿法回收技术(硫酸法或盐酸法)日益成熟，沉锂反应后得到碳酸锂，回收有价金属锂，并减少废旧电池对环境及生物的影响等。回收工艺中普遍使用带搅拌的沉锂釜进行沉锂反应，沉锂釜可根据实际生产规模所需，设计容积、数量等，且带搅拌、釜式反应器操作相对简单。但沉锂釜只能作间歇式沉锂反应操作，同时为充分混合物料与接触反应、提高收率等，反应周期明显拉长，导致结晶碳酸锂晶体不断结核长大，易包裹含Na+杂质盐分(硫酸钠或氯化钠)，碳酸锂作为锂电池原料，对Na+、SO42-、Cl-等杂质离子要求很严格，导致最终回收的锂杂质离子较多，工作效率较低，为此，我们提出了一种新型沉锂反应系统来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种连续式沉锂反应系统，利用微反应器单位模块恒定的持液量系数，可精准地控制沉锂反应时间，进而实现对碳酸锂结晶大小的把控，产品纯度高、包裹杂质离子及其微量。微反应器单元模块叠加可实现大批量连续化生产需求，反应条件稳定，且更充分彻底，而提出的一种新型沉锂反应系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种新型沉锂反应系统，包括硫酸锂储罐，所述的硫酸锂储罐上设有硫酸锂溶液输送管，所述的硫酸锂溶液输送管上连接有硫酸锂输送泵，所述的硫酸锂储罐一侧设有碳酸钠储罐，所述的碳酸钠储罐上设有碳酸钠溶液输送管，所述的碳酸钠储罐上连接有碳酸钠输送泵，所述的硫酸锂输送泵和碳酸钠输送泵上共同连接有反应单元组，所述的反应单元组上连接有温度控制器，所述的反应单元组一侧连接有总收集管，所述的总收集管上连接有离心机。所述的反应单元组内设有单个反应单元，所述的单个反应单元内设有微通道反应器。
优选的，所述的硫酸锂输送泵上连接有硫酸锂反应输入管，所述的硫酸锂反应输入管与微通道反应器之间设有硫酸锂溶液输送控制阀，所述的碳酸钠输送泵上连接有碳酸钠反应输入管，所述的碳酸钠反应输入管与微通道反应器之间设有碳酸钠溶液输送控制阀，用于。
优选的，所述的硫酸锂储罐和硫酸锂输送泵之间设有硫酸锂输入管，用于硫酸锂溶液的传输。
优选的，所述的碳酸钠储罐和碳酸钠输送泵之间设有碳酸钠输入管，用于碳酸钠溶液的传输。
优选的，所述的温度控制器和反应单元组内的微通道反应器之间设有温度控制输送管，用于控制沉锂反应系统的温度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)单元微通道反应器中可以包含有成百上千的微型通道。实际生产中采用层次结构方式，即以单元模块来形成更大的单元，实现很高的产量。且与传统釜式设备(传统的尺度放大方式)不同，能对生产规模进行方便的扩大和灵活的调节；
2)硫酸锂溶液与碳酸钠溶液沉锂反应的关键影响因素是充分混合，微反应器设备，由于其内部的微结构使得微反应器设备具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。同时极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的反应；
3)单元微反应器体积相对较小，升温、降温迅速，且能实现精制控温。根据根据沉锂反应转化率和结晶成核速率，优化反应器的恒定持液量，可精制控制沉锂时间与结晶大小；
4)沉锂过程中，储罐内溶液温度较低，可采用耐酸碱釜式PP材质等。沉锂微反应器可采用陶瓷材质，抗腐蚀能力强，耐沉锂所需温度限度；
5)搅拌沉锂釜反应中，蒸汽加热混合液，至反应温度90-95℃，升温所耗时间较长，反应析出的碳酸锂晶体不断结核长大，易包裹含Na+杂质盐分(硫酸钠或氯化钠)，影响产品品质；
6)沉锂反应系统连续流动沉锂反应，能快速充分地溶液混合，高效地传热传质，精确地控制停留时间与反应温度，实现更高的沉锂转化率与收率等。
综上所述，本实用新型能提供一种连续式沉锂反应系统，利用微反应器单位模块恒定的持液量系数，可精准地控制沉锂反应时间，进而实现对碳酸锂结晶大小的把控，产品纯度高、包裹杂质离子及其微量。微反应器单元模块叠加可实现大批量连续化生产需求，反应条件稳定，且更充分彻底，避免现有的沉锂釜只能作间歇式沉锂反应操作，同时为充分混合物料与接触反应、提高收率等，反应周期明显拉长，导致最终回收的锂杂质离子较多的问题。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种新型沉锂反应系统的整体结构图；
图2为本实用新型提出的一种新型沉锂反应系统的反应单元组结构图；
图3为本实用新型提出的一种新型沉锂反应系统的单个反应单元结构图。
图中：1、硫酸锂溶液输送管；2、硫酸锂储罐；3、硫酸锂输入管；4、硫酸锂输送泵；5、单个反应单元；6、碳酸钠溶液输送管；7、碳酸钠储罐；8、碳酸钠输入管；9、碳酸钠输送泵；10、反应单元组；11、温度控制器；12、总收集管；13、离心机；14、硫酸锂反应输入管；15、碳酸钠反应输入管；16、温度控制输送管；17、微通道反应器；18、硫酸锂溶液输送控制阀；19、碳酸钠溶液输送控制阀。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例中所采用的原料如无特别说明均为商业购买。
参照图1-3，一种新型沉锂反应系统，包括硫酸锂储罐2，硫酸锂储罐2上设有硫酸锂溶液输送管1，硫酸锂溶液输送管1上连接有硫酸锂输送泵4，硫酸锂储罐2和硫酸锂输送泵4之间设有硫酸锂输入管3，硫酸锂储罐2一侧设有碳酸钠储罐7，碳酸钠储罐7上设有碳酸钠溶液输送管6，碳酸钠储罐7上连接有碳酸钠输送泵9，碳酸钠储罐7和碳酸钠输送泵9之间设有碳酸钠输入管8，进行反应需要的各种溶液的存储和输入。
在本实用新型中，硫酸锂输送泵4和碳酸钠输送泵9上共同连接有反应单元组10，进行反应使用，反应单元组10上连接有温度控制器11，进行温度的控制，温度控制器11和反应单元组10内的微通道反应器17之间设有温度控制输送管16，反应单元组10一侧连接有总收集管12，总收集管12上连接有离心机13，用于离心反应后的含细微碳酸锂溶液。
在本实用新型中，反应单元组10内设有单个反应单元5，单个反应单元5内设有微通道反应器17，硫酸锂输送泵4上连接有硫酸锂反应输入管14，硫酸锂反应输入管14与微通道反应器17之间设有硫酸锂溶液输送控制阀18，碳酸钠输送泵9上连接有碳酸钠反应输入管15，碳酸钠反应输入管15与微通道反应器17之间设有碳酸钠溶液输送控制阀19，进行控制各个溶液送入微通道反应器17。
在本实用新型中，锂电池湿法回收工艺过程中，酸浸母液经除杂后得到Li2SO4溶液硫酸法回收工艺，如是盐酸法则得到LiCl溶液，Li2SO4溶液与配置好的Na2CO3溶液沉锂反应，制备Li2CO3。经除杂后，硫酸锂溶液和配制后的碳酸钠溶液通过硫酸锂溶液输送管1和碳酸钠溶液输送管6送入硫酸锂储罐2和硫酸锂输入管3内，并分别开启硫酸锂输送泵4和碳酸钠输送泵9，硫酸锂溶液与碳酸钠溶液进入反应单元组10内单个反应单元5的微通道反应器17，进行持液通道混合，充分接触反应，微通道反应器17通过配套控制设备电控加热90-95℃，反应物料停留时间10-30s，反应后含细微碳酸锂溶液由总收集管12排出，进入连续进出料离心机13，离心后得碳酸锂产品。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种新型沉锂反应系统，包括硫酸锂储罐(2)，其特征在于：所述的硫酸锂储罐(2)上设有硫酸锂溶液输送管(1)，所述的硫酸锂溶液输送管(1)上连接有硫酸锂输送泵(4)，所述的硫酸锂储罐(2)一侧设有碳酸钠储罐(7)，所述的碳酸钠储罐(7)上设有碳酸钠溶液输送管(6)，所述的碳酸钠储罐(7)上连接有碳酸钠输送泵(9)，所述的硫酸锂输送泵(4)和碳酸钠输送泵(9)上共同连接有反应单元组(10)，所述的反应单元组(10)上连接有温度控制器(11)，所述的反应单元组(10)一侧连接有总收集管(12)，所述的总收集管(12)上连接有离心机(13)，所述的反应单元组(10)内设有单个反应单元(5)，所述的单个反应单元(5)内设有微通道反应器(17)。
2.根据权利要求1所述的一种新型沉锂反应系统，其特征是，所述的硫酸锂输送泵(4)上连接有硫酸锂反应输入管(14)，所述的硫酸锂反应输入管(14)与微通道反应器(17)之间设有硫酸锂溶液输送控制阀(18)，所述的碳酸钠输送泵(9)上连接有碳酸钠反应输入管(15)，所述的碳酸钠反应输入管(15)与微通道反应器(17)之间设有碳酸钠溶液输送控制阀(19)。
3.根据权利要求1所述的一种新型沉锂反应系统，其特征是，所述的硫酸锂储罐(2)和硫酸锂输送泵(4)之间设有硫酸锂输入管(3)。
4.根据权利要求1所述的一种新型沉锂反应系统，其特征是，所述的碳酸钠储罐(7)和碳酸钠输送泵(9)之间设有碳酸钠输入管(8)。
5.根据权利要求1所述的一种新型沉锂反应系统，其特征是，所述的温度控制器(11)和反应单元组(10)内的微通道反应器(17)之间设有温度控制输送管(16)。
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