1. 재료 특성:

수산화리튬 일수화물은 흰색의 결정성 분말이다. 물에 잘 녹고 알코올에는 약간 용해되며, 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 변질될 수 있으며 강한 알칼리성을 띤다. 불에 타지는 않지만 매우 강한 부식성을 지닌다. 일반적으로 수화물 형태로 존재하며, 온도가 100℃를 초과하면 결정수가 탈수되고, 약 1,000℃에서는 수산화리튬이 산화리튬과 수증기로 분해된다. 수산화리튬 일수화물은 가장 중요한 리튬 화합물 중 하나로, 주로 리튬계 그리스를 제조하는 데 사용되며, 다른 리튬 화합물의 제조에도 활용될 수 있다. 또한 알칼리 전지의 전해질 첨가제로도 사용된다. 수산화리튬 일수화물을 생산하기 위한 주요 원료로는 리튬 운모, 스포듀민, 소금호수 염수 등이 있다.

수산화리튬 일수화물은 백색의 결정으로 유동성이 낮습니다. 이전 원심분리 공정에서 얻은 습윤 물질의 수분 함량은 일반적으로 약 3%이며, 건조 후 제품의 수분 함량은 0.5% 미만이어야 합니다.

2. 특수 건조 공정:

수산화리튬 일수화물의 건조에는 다음과 같은 특성과 요구 사항이 있습니다: 가열 온도가 낮으며(일반적으로 80–95℃의 온수가 사용됨), 온도가 높을 경우 결정수의 탈수 과정이 용이합니다. 또한, 물질 건조 과정에서 이산화탄소와의 반응으로 인해 변성이 발생하기 쉬우므로, 건조 설비는 밀폐 운전이 필요합니다. 이 물질은 입자가 느슨하지만 유동성이 좋지 않고 쉽게 결착이 생기므로, 에너지 소비가 낮고 균일한 가열이 가능하며 우수한 운전 환경을 갖추어야 하며, 지표 요구 사항을 충족해야 합니다. 특히 배터리 등급 수산화리튬 일수화물의 경우, 건조 공정 중 자성 물질의 첨가를 엄격히 제한해야 하며(일반적으로 <30ppb 이하), 이를 준수해야 합니다.

허베이 옌밍 화학설비 유한공사는 물질 특성 분석과 다년간의 엔지니어링 경험을 바탕으로, 에너지 절약형·친환경 디스크 연속 건조기를 수산화리튬 일수화물 건조 설비로 성공적으로 적용하였으며, 이 소재를 생산하는 여러 제조업체에 건조 시스템 솔루션을 제공해 왔습니다.

건조 후 리튬염 및 배터리 소재 산업에서 요구하는 자성 물질 함량 기준(일반적으로 30ppb 이내)을 고려하여, 당사는 원심식 연속 건조기의 접촉 부품(예: 천 트레이, 건조 트레이, 입·출구, 레이크 리프 등)을 스테인리스강에서 티타늄 및 비금속으로 변경할 것을 선도적으로 제안하였으며, 이를 바탕으로 다수의 배터리 소재 제조업체의 건조 설비를 설계·개조하였습니다. 다만, 건조 후 제품의 자성 물질 함량 기준이 엄격하지 않은 경우에는 설비 재료로 304 스테인리스강 또는 316L 스테인리스강을 선택할 수 있습니다.

이전 공정에서 이송된 수산화리튬 일수화물의 습윤 물질은 정량 공급장치를 통해 에너지 절약형·친환경 디스크식 연속 건조기로 연속적이고 정량적으로 투입되어 건조 작업이 수행됩니다. 이 물질은 유동 상태에서 열 및 물질 전달 과정을 완료함으로써 건조 목적을 달성합니다. 건조된 물질은 건조기 내에서 냉각되어 포장 온도(일반적으로 약 50℃)에 도달한 후, 하부의 배출구에서 배출 회전 밸브를 통해 배출되어 다음 공정으로 이송됩니다. 또한, 물질로부터 발생하는 미립 분진은 특수 집진 장치로 여과·제거된 뒤 건조기 상부의 습윤 배출구를 통해 외부로 배출됩니다.

3. 공정 특성:

① 수산화리튬 일수화물이 이산화탄소와 쉽게 반응하는 특성을 고려하여, 우선 건조 과정에서 수산화리튬 일수화물이 이산화탄소와 반응하는 것을 방지하기 위해 폐쇄형 원반 연속 건조기를 사용한다. 둘째, 원반 연속 건조기의 배출구에 공기 차단 장치를 설치하여 송풍기의 흡인 효과로 인해 다량의 찬공기가 유입되는 것을 방지한다. 셋째, 수산화리튬이 공기 중의 이산화탄소와 반응하지 않도록 특수 구조를 채택하고, 이러한 구체적인 조치를 최종 설비에 반영한다.

연속 운전 및 높은 열효율. 디스크 연속 건조기는 전도와 열전달에 의해 건조되므로, 건조 과정 중에는 건조기 내부로 공기가 유입되지 않으며, 배출 가스의 수분 운반 능력도 매우 작아 열효율이 85% 이상에 달할 수 있습니다.

③ 물질 손실이 적고 운전 환경이 우수합니다. 원반 연속 건조기에서 수산화리튬 일수화물을 건조하는 과정에서는, 원료가 입·출구를 통해 유입·배출되면서 물질의 상태가 습윤과 건조가 혼재된 분포를 이루고, 또한 건조 배기가스의 유속이 매우 낮아(약 0.1 m/s) 물질 분진이 설비 상부로 부유하기 어려우며 배기가스에 의해 이탈되는 경우도 거의 없습니다. 이로 인해 물질 손실이 발생하지 않을 뿐만 아니라 환경 오염도 방지되어, 환경 보호 요구 사항을 충족합니다. 전체 건조 시스템은 밀폐 운전으로 이루어지며, 분진의 99% 이상을 회수할 수 있습니다.

조절 가능한 설비로, 재료의 건조 균일성을 조절할 수 있습니다. 설비의 속도, 재료층의 두께, 열원의 유량, 열원의 온도, 래크 암의 개수, 래크 날의 형상·크기 및 각도, 투입되는 재료의 양, 그리고 건조기 내 건조 트레이의 수 등을 조정함으로써 재료 건조 효과를 편리하게 조절할 수 있습니다.

⑤ 장비의 안정적인 운전, 긴 서비스 수명 및 간편한 조작;

물질의 흐름 방향이 단일하여 역혼합 현상이 없고, 건조가 균일하며 품질이 안정적이고 재혼합이 필요하지 않습니다.

⑦ 각 건조 트레이 층은 열매체 또는 냉매체에 개별적으로 접촉시켜 재료를 가열하거나 냉각할 수 있으며, 또한 하나의 장치 내에서 건조 상부와 냉각 하부 기능을 동시에 구현할 수 있어 재료의 온도 제어가 정확하고 용이합니다.

⑧ 습윤 물질 내의 미세 입자에 대하여는 건조기 내부의 적절한 위치에 특수 파쇄 장치를 추가하여, 파쇄된 미세 입자가 분말 형태로 되도록 함으로써 열전달 및 건조 과정을 강화하고 건조물의 균일성을 확보한다;

⑨ 설치가 간편하고 점유 면적이 작습니다. 건조기는 전체 구조로 제작되어 전면적으로 운송되며, 현장에서는 단순히 크레인으로 인양하여 설치하기만 하면 되므로 설치 및 위치 정렬이 매우 용이합니다. 또한 건조 트레이가 층별로 배열되고 수직으로 설치되기 때문에 건조 면적은 넓으면서도 바닥 공간은 작게 확보할 수 있습니다.

⑩ 건조 후 자성 물질에 대한 배터리 소재 산업의 요구 사항(일반적으로 30ppb 이내)을 고려하여, 당사는 디스크 연속 건조기의 직접 접촉 부재를 스테인리스강에서 티타늄으로 변경할 것을 선도적으로 제안하였으며, 다수의 배터리 소재 제조업체의 건조 설비를 설계·개량하여 최종 고객의 요구 사항을 충족하도록 하였습니다.

수산화리튬 일수화물 건조 공정의 배출가스에 존재하는 분진 및 악취 문제를 해결하기 위해, 보다 우수한 분진 제거 및 악취 제거 성능을 갖춘 습식 집진기를 적용하여 배출가스 내의 분진과 악취를 제거한다.

이 특허 기술(실용신안 특허, 특허번호: ZL2016212122004)은 하나의 장치 내에서 건조 구역과 냉각 구역을 분리하여, 건조 구역에서 냉각 구역으로 수분이 확산되는 것을 차단하고, 수분의 응축을 방지하여 건조된 물질의 습도가 상승하는 것을 막는 데 사용됩니다. 동시에, 물질이 원활히 통과할 수 있도록 개구부를 설정하여 정상적인 운전을 보장합니다.

수산화리튬의 유동성이 낮고 건조판 표면에 스케일이 형성되는 문제를 해결하기 위해, 건조판 상에서 물질이 스케일을 형성하지 않도록 특수한 레이크 로드 구조를 채택하였다.