エネルギー消費量が少ないため、MVR蒸発は塩湖リチウム沈殿母液の資源回収と廃水量削減の主流プロセスとなっています。しかし、進行中の多くの塩湖プロジェクトは共通の課題に直面しています。試運転後、熱交換管壁にカルシウム、マグネシウム、ケイ酸塩からなる硬いスケールが急速に形成され、システムの熱伝達効率が20%～50%低下します。蒸発に必要な電力消費量は増加の一途をたどり、当初設計されていた水1トンあたり35～42kWhのエネルギー消費量が、実際の運転では水1トンあたり55～70kWhにまで急増します。さらに、一部のプロジェクトでは洗浄サイクルが15～30日に短縮され、1回の停止洗浄に8～12時間かかります。年間を通して発生する深刻な計画外停止損失は、生産ライン全体のリチウム回収率を直接的に低下させます。この問題の根本原因は、通常、MVRハードウェアの選定ではなく、リチウム沈殿母液の複雑なイオン系への配慮不足にあります。 MVRは、上流工程における不純物除去や全工程の物質収支に関する協調設計を行わずに、独立したユニットとして扱われる。
リチウム沈殿母液は特殊な組成を持ち、リチウム濃度は一般的に5～20g/Lの範囲で、カルシウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素、ナトリウムイオンが豊富に含まれています。多くのプロジェクトでは、母液がMVRに直接供給されます。濃縮係数が増加すると、硫酸カルシウムとケイ酸塩が過飽和に達し、伝熱面に沈殿して、従来の酸洗浄では完全に除去できない緻密で硬いスケールを形成します。BICHEMの技術改修前にプロジェクトで実施された現場測定では、供給母液にはCa²⁺が30mg/L、SiO₂が45mg/Lしか含まれていないことが示されています。4倍の濃縮条件下では、カルシウムとケイ素成分の継続的な濃縮により、30日間の運転後に伝熱抵抗が2倍になり、蒸発能力が40%近く低下し、O&Mコストは実現可能性調査で推定された数値をはるかに超えました。循環流速を上げ、オンライン洗浄の頻度を上げるだけでは、一時的な緩和しか得られず、スケールの根本原因を根絶することはできません。
BICHEMの調査によると、ほとんどのプロジェクトオーナーは蒸発能力や設置電力などのハードウェア指標にのみ注目し、上流の水質管理を怠っている。リチウム沈殿セクションから持ち越された懸濁物質、コロイド状シリカ、残留炭酸塩は種結晶として働き、スケールの堆積を加速させる。上流の抽出、吸着、精製セクションで不純物の除去が要件を満たさない場合、下流のMVRは必然的に深刻なスケール圧力にさらされる。高地の塩湖での作業条件は、このようなリスクをさらに増幅させる。ラテンアメリカのリチウム三角地帯では、高地のため沸点が上昇し、MVRコンプレッサーの圧力比が設計範囲から外れ、エネルギー消費がさらに10～15%増加する。平野部の設計を模倣した多くの生産ラインは、試運転直後から過剰なエネルギー消費に直面している。
フルプロセスDLEソリューションプロバイダーとして、BICHEMは塩湖リチウム抽出の全体的な物質収支システムにMVR濃縮セクションを革新的に統合し、初期段階で原料品質を管理します。 スケール生成とエネルギー消費の課題を解決するため、包括的な塩水成分分析と長期ベンチスケール濃縮試験を実施し、母液前処理仕様を定めます。キレート樹脂を使用してカルシウムとマグネシウムを徹底的に除去し、膜を使用してコロイド状シリカを保持することで、MVRへの供給液中のCa²⁺とMg²⁺を低レベルに維持し、硬質スケール析出のリスクを軽減します。一方、 BICHEMは塩水イオンモデルに基づいて、異なる濃縮係数での塩結晶化挙動をシミュレートし、pH、循環流量、供給負荷などの運転パラメータを最適化し、結晶化チャンバー内で結晶形成を誘導し、熱交換管壁への析出を防ぎます。
南米で実施された塩湖プロジェクトにおいて、BICHEMによるプロセス最適化後、MVRセクションは60～90日間の安定運転サイクルを実現し、蒸発に必要な電力消費量は水1トンあたり40kWh以下に安定的に制御されています。濃縮されたリチウムリッチ母液は主プロセスにリサイクルされます。プロジェクト全体の総合リチウム回収率は安定して95%を超え、凝縮水の再利用率は90%を超え、クローズドサイクルが実現されています。 ループ。既存のプロジェクト向けに、BICHEMは軽量な技術改修を提供しています。主要なMVR機器を交換する必要はなく、上流の前処理と運転方法を最適化するだけで、スケールの発生を抑制し、蒸発時のエネルギー消費量を削減できます。
塩湖リチウム沈殿母液のMVR濃縮効率は、装置の仕様ではなく、プロセス全体の連携と運転条件への適応性に左右されます。ますます厳格化するグリーンマイニング規制を背景に、体系的なプロセス設計によってスケール生成を抑制し、蒸発コストを制御することで、母液中の残留リチウム資源を回収し、経済的収益を向上させると同時に廃水量を削減することが可能となり、塩湖プロジェクトにおいて経済的利益と環境規制遵守の両立を実現できます。
