碳酸锂碳化提纯设备核心原理：CO₂溶解-重结晶法实现高纯度转化

碳酸锂碳化提纯设备的核心原理基于CO₂溶解-重结晶法，通过碳化反应将工业级碳酸锂转化为高溶解度的碳酸氢锂，再经热解重结晶实现杂质分离与高纯度转化。以下是具体技术解析：

一、核心原理：CO₂溶解-重结晶法

1. 碳化反应阶段

   • 原理：工业级碳酸锂与水混合形成浆料，通入CO₂气体后，微溶的Li₂CO₃转化为高溶解度的LiHCO₃（溶解度随温度升高而降低）。

   • 反应式：

• 优势：
  • LiHCO₃溶解度显著高于Li₂CO₃，杂质（如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）因溶解度差异被留在母液中。
  • 多级串联碳化塔设计（逆流操作）提高CO₂利用率，降低生产成本。

2. 过滤除杂阶段
   • 碳化液通过精密过滤器（如板框过滤+高精度滤芯）去除不溶性杂质（如机械杂质、沉淀物）。
   • 滤液进入下一阶段，确保后续热解的纯净度。
3. 热解重结晶阶段

   • 原理：LiHCO₃溶液加热分解，重新析出Li₂CO₃晶体，同时释放CO₂（可回收利用）。

   • 反应式：

• 关键控制点：
  • 温度与粒度：通过控制升温速度和搅拌强度，获得所需晶型和粒度（如均匀细晶提高纯度）。
  • 防结疤：连续分解塔需优化换热面设计，避免晶垢沉积影响效率。

二、设备设计要点

1. 碳化塔
   • 类型：连续式（带/不带机械搅拌）或间歇式。
   • 优势：
     • 连续塔自动化程度高，CO₂利用率达95%以上，适合大规模生产。
     • 加压设计（CO₂分压≥0.6MPa）提高反应速率，碳化温度控制在25-35℃以优化杂质析出。
   • 结构：包括节能电机、换热管、布气头等，确保CO₂均匀分布和温度控制。
2. 分解塔
   • 连续式：采用间接换热（蒸汽加热），通过控制热解温度和时间保证晶体粒度。
   • 间歇式：与碳化塔共用设备，通过反复碳化-热解循环消除晶垢，但操作繁琐。
3. 辅助系统
   • CO₂回收：热解释放的CO₂经除湿后循环利用，降低原料成本。
   • 精密过滤：采用多级过滤（如板框+树脂柱）深度去除微小杂质。
   • 后处理：离心分离、干燥、筛分、除铁等步骤确保产品符合电池级标准（纯度≥99.5%）。

三、技术优势与应用

1. *提纯
   • 通过溶解度差异和重结晶过程，深度去除Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等杂质，产品纯度满足电池级需求。
   • 锂回收率高（热分解母液可循环调浆），降低原料浪费。
2. 成本与环保
   • 操作简单、能耗低（相比煅烧法），适合工业化生产。
   • CO₂循环利用减少碳排放，符合绿色制造趋势。