Development of an agitator system utilizing permanent magnet couplings for hydrometallurgical LiOH autoclave

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Master's thesis

Authors

Date

2025-03-25

Department

Major/Subject

Product Development

Mcode

Degree programme

Master's programme in Mechanical Engineering

Language

en

Pages

95

Series

Abstract

The hydrometallurgical industry has become increasingly important in recent decades due to the rising need for battery minerals. In the production of lithium hydroxide (LiOH), an autoclave is crucial when separating the spodumene from the ore. Agitation of the slurry containing the valuable minerals is vital, but the agitation system is complex due to the need to seal the tank from ambient conditions. To simplify the agitator solutions for pressure equipment in the hydrometallurgical field, it has been proposed that non-contact torque transmission could be used. The thesis analysed the different versions of permanent magnet magnetic couplings available and how they operated compared to the current mechanical seal agitators. This was done by conducting a literature review of the academic papers available on the topic and interviewing industry experts. The thesis resulted in a generic solution for an agitation system for LiOH auto-claves using synchronous permanent magnetic couplers. The usage of permanent magnetic couplers resulted in longer maintenance intervals, more reliable operation and financial savings due to cheaper maintenance. The main takeaway for the benefits of the new solution is the statical sealing of the tank and overload protection for the shaft and overall equipment. The conclusion from the work is to design a functioning solution for the system together with a supplier of magnetic couplings and test it at the existing customer site. This will offer great benefits to manufacturers and users of LiOH autoclaves, both technically and financially.

Mineralindustrin har under de senaste årtiondena blivit alltmer viktig, speciellt hyd-rometallurgiska processer, då batterimetaller har blivit alltmer eftertraktade. I pro-duktionsprocessen för litiumhydroxid är en av de viktigaste maskinerna en trycktank, en så kallad autoklav. I autoklaven separeras spodumenet, som förädlas till litiumhydroxid i slutet av processen, från spårämnena. Under processen så blandas lösningen i tanken av en blandare, som är en komplex helhet. För att simplifiera detta system så har det föreslagits att utreda hur man kan utföra blandningen i tanken så att överföringen av vrid inte förhindrar slutningen av tanken. I detta diplomarbete har det analyserats om en magnetisk koppling med permanenta magneter skulle kunna fungera som en lösning. Detta har gjorts genom analys av tillgänglig akademisk litteratur samt genom att intervjua experter inom industrin. Resultatet av diplomarbetet är en generisk modell av en blandare som använder en permanent magnetkoppling. Användningen av denna typ av lösning resulterar i längre serviceintervall, säkrare funktionalitet och ekonomiska inbesparningar i driftskostnader. Den huvudsakliga orsaken till dessa är den statiska slutningen och överbelastningsskyddet som kopplingen ger. Den begränsande faktorn för imple-menteringen av lösningen är designen av lager som behövs på insidan av tanken för att kunna stödja axeln. Detta rekommenderas att fortsätta utveckla tillsammans med en leverantör för att skapa ett mer robust system. Slutsatsen av arbetet är att det är lönsamt för tillverkare och användare av LiOH autoklaver att implementera en lösning med permanent magnetkoppling i blandar-systemet, så väl tekniskt som ekonomiskt.

Description

Supervisor

Vilaca, Pedro

Thesis advisor

Immonen, Pekka

Keywords

hydrometallurgy, agitation, permanent magnets, magnetic coupling, product development, engineering analysis

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202505193831

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG