一、先算清楚：3萬噸碳酸鋰到底需要多大的蒸發(fā)量
年產(chǎn)3萬噸碳酸鋰，按主流硫酸鋰轉(zhuǎn)化法計(jì)算，原料是硫酸鋰溶液，濃縮比通常在6至10倍。年處理原料液約18至30萬噸，日處理原料液約500至820噸。蒸發(fā)水量占原料液的70%至80%，也就是日蒸發(fā)量約350至650噸。
這是什么概念？一套MVR蒸發(fā)器日處理500噸水，一年運(yùn)行330天，年產(chǎn)能約16.5萬噸水。3萬噸碳酸鋰項(xiàng)目至少需要2至3套MVR蒸發(fā)系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，或者一套MVR加一套多效的組合系統(tǒng)。這不是小打小鬧，是真正的工業(yè)化大裝置。
二、碳酸鋰蒸發(fā)結(jié)晶的三條工藝路線對比
路線A：MVR蒸發(fā)加DTB結(jié)晶加離心加干燥
這是目前3萬噸級碳酸鋰項(xiàng)目用得多的路線。MVR把蒸發(fā)溫度壓在55至75度，完全避開碳酸鋰的分解溫度。蒸發(fā)濃縮液進(jìn)入DTB連續(xù)結(jié)晶器，在40至50度析出碳酸鋰晶體，晶漿送離心機(jī)脫水，再進(jìn)流化床干燥。母液部分回流蒸發(fā)，部分送回收工序提鋰。
優(yōu)勢：能耗低，噸碳酸鋰蒸汽消耗接近零，只耗電。產(chǎn)品晶形好，粒徑均勻。自動(dòng)化程度高，連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定。
劣勢：設(shè)備投資高，MVR壓縮機(jī)一旦故障全線停產(chǎn)。
路線B：三效蒸發(fā)加OSLO結(jié)晶加離心加干燥
適合有廉價(jià)蒸汽源的場景，蒸汽價(jià)格低于100元每噸時(shí)經(jīng)濟(jì)賬算得過來。三效蒸發(fā)把蒸汽消耗壓到0.35噸每噸水，比單效省三分之二。OSLO結(jié)晶器晶體粒徑比DTB更均勻，適合電池級碳酸鋰對晶形要求極高的產(chǎn)品。
優(yōu)勢：運(yùn)行成本低（蒸汽便宜時(shí)），晶體品質(zhì)優(yōu)。
劣勢：蒸發(fā)溫度高，一效溫度超過100度，碳酸鋰在高溫區(qū)停留時(shí)間必須極短，否則分解。設(shè)備占地大，自動(dòng)化要求高。
路線C：MVR加多效混合工藝（大項(xiàng)目優(yōu)解）
前段用三效蒸發(fā)做預(yù)濃縮，把原料液從5%濃縮到15%至20%。后段用MVR做終濃縮，把濃度從20%提到30%以上進(jìn)結(jié)晶。三效利用廉價(jià)蒸汽，MVR解決高濃度段的沸點(diǎn)升高問題。
優(yōu)勢：兼顧投資和運(yùn)行成本，前段蒸汽便宜、后段精準(zhǔn)控溫，綜合能耗比純MVR低15%至20%。
劣勢：系統(tǒng)復(fù)雜，兩套蒸發(fā)器的物料平衡和自動(dòng)控制要求極高，必須有成熟的集成能力。
三、3萬噸碳酸鋰項(xiàng)目的八大核心選型參數(shù)
參數(shù)①：蒸發(fā)溫度必須控制在55至75度
碳酸鋰在80度以上開始明顯分解，生成氧化鋰和二氧化碳，產(chǎn)品純度直接不合格。MVR可以把蒸發(fā)溫度精確控制在55至75度，多效蒸發(fā)一效溫度超過100度，必須用混合工藝或者純MVR。
參數(shù)②：氯離子濃度決定材質(zhì)
碳酸鋰原料液中氯離子普遍在500至2000ppm，超過200ppm必須上鈦材。如果氯離子超過1000ppm，316L想都不要想，直接選TA2鈦材或者2507雙相鋼。材質(zhì)選錯(cuò)，半年穿孔。
參數(shù)③：沸點(diǎn)升高BPE
碳酸鋰溶液濃縮到25%以上時(shí)，沸點(diǎn)升高可達(dá)8至12度。BPE超過5度的物料，純多效蒸發(fā)的溫差損失會(huì)吃掉大部分有效溫差，效率驟降。MVR不受溫差損失影響，是高BPE物料的唯一穩(wěn)定選擇。
參數(shù)④：鈣鎂硬度必須預(yù)處理到100毫克每升以下
鈣鎂在蒸發(fā)過程中會(huì)生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，附著在換熱管內(nèi)壁，三個(gè)月傳熱系數(shù)下降30%以上。必須在蒸發(fā)前加軟化預(yù)處理，石灰加碳酸鈉軟化，把鈣鎂降到50毫克每升以下。
參數(shù)⑤：鋰回收率要求超過98%
電池級碳酸鋰對鋰回收率要求極高，每損失1%的鋰就是300噸的真金白銀。二次蒸汽夾帶必須控制在30克每噸以內(nèi)，冷凝水中鋰含量不超過50毫克每升。這要求蒸發(fā)器的除沫裝置必須配兩道復(fù)合除沫器，分離器設(shè)計(jì)必須消除死體積。
參數(shù)⑥：結(jié)晶溫度控制在35至45度
碳酸鋰的優(yōu)結(jié)晶溫度是35至45度。溫度太高晶體粗大、含雜質(zhì)多，溫度太低產(chǎn)能上不去。DTB結(jié)晶器配冷凍鹽水循環(huán)，把溫度穩(wěn)在40度左右，晶體粒徑控制在50至150微米，滿足電池級標(biāo)準(zhǔn)。
參數(shù)⑦：日蒸發(fā)量500至650噸，必須多套并聯(lián)
單套MVR蒸發(fā)器日處理能力一般在100至300噸，3萬噸碳酸鋰項(xiàng)目至少需要2至3套并聯(lián)。并聯(lián)系統(tǒng)的物料分配、溫度平衡、自動(dòng)控制是核心難點(diǎn)，必須找有大項(xiàng)目集成經(jīng)驗(yàn)的廠家。
參數(shù)⑧：自動(dòng)化必須配DCS系統(tǒng)
3萬噸級項(xiàng)目純?nèi)斯げ僮鞲静豢赡堋１仨毰銬CS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料流量自動(dòng)調(diào)節(jié)、蒸發(fā)溫度在線監(jiān)測、出料濃度在線判斷、結(jié)晶溫度自動(dòng)控制、在線清洗CIP、故障自動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)。
四、推薦工藝配置（3萬噸碳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)方案）
蒸發(fā)段：MVR加三效混合工藝。三效蒸發(fā)做預(yù)濃縮，把5%的原料液濃縮到18%至20%，蒸汽消耗約0.35噸每噸水。MVR做終濃縮，把20%的料液濃縮到30%以上，噸水電耗25至35度。
結(jié)晶段：DTB連續(xù)結(jié)晶器，配置兩套一用一備。結(jié)晶溫度40度，配冷凍鹽水循環(huán)。晶體密度控制在1.1至1.2克每立方厘米。
離心段：臥式螺旋卸料過濾離心機(jī)，6臺(tái)4用2備，過流部件316L不銹鋼，低溫運(yùn)行減少鋰損失。
干燥段：振動(dòng)流化床，兩條產(chǎn)線，進(jìn)風(fēng)溫度不超過60度，出料含水率低于0.5%。
母液處理：母液回流至三效蒸發(fā)段， lithium回收率提升至98.5%以上。不合格細(xì)粉破碎后用冷凝水溶解送回蒸發(fā)。
尾氣處理：二次蒸汽出口接堿液吸收塔，5%至10%的NaOH溶液噴淋，吸收可能揮發(fā)的堿性氣體，達(dá)標(biāo)排放。
五、設(shè)備投資和運(yùn)行成本估算
設(shè)備投資：MVR加三效混合系統(tǒng)加DTB結(jié)晶加離心加干燥，整套設(shè)備投資約3000至5000萬元，取決于材質(zhì)和自動(dòng)化配置。
運(yùn)行成本：MVR段噸水電耗30度，電價(jià)0.7元每度，噸水成本21元。三效段噸水耗蒸汽0.35噸，蒸汽價(jià)格120元每噸，噸水成本42元。綜合噸水成本約30至35元。年運(yùn)行成本約3500至4500萬元。
對比：如果全用三效蒸發(fā)，噸水耗蒸汽0.55噸，年蒸汽成本約6000至7000萬元。MVR混合工藝比純多效每年省1500至2500萬元，設(shè)備多投的1000至1500萬元，一年就回本。
3萬噸碳酸鋰項(xiàng)目，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)是整條產(chǎn)線的心臟，選錯(cuò)了全線停產(chǎn)。先拿水質(zhì)全分析報(bào)告，明確鋰濃度、氯離子、鈣鎂硬度、pH、沸點(diǎn)升高，然后找康景輝做工藝計(jì)算和設(shè)備配置。