[發明專利]一種鋰電池正極材料生產廢水的資源化處理方法及其系統

有效

• 申請號: 201510071592.0
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104628207A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 劉晨明;林曉;盛宇星;劉亞麗
• 申請（專利權）人: 北京賽科康侖環保科技有限公司
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F103/34
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于廢水深度處理領域，特別涉及一種鋰電池正極材料生產廢水的資源化處理方法及其系統。

背景技術

在鋰電池制造領域，磷酸鐵鋰材料因具有原料來源廣泛、價格低廉、熱穩定性好、比能量高、循環性能好、安全性能突出和對環境無污染的特點而備受青睞，是最具潛力的正極材料之一。

然而，在磷酸鐵鋰材料發展過程中面臨的一個突出問題，就是生產工藝路線過多過雜，這也正反映出該材料的生產工藝在國內總體上來看還沒有完全成熟。目前市場上主流的生產工藝路線具體包括四種：水熱法工藝路線、草酸亞鐵工藝路線、氧化鐵工藝路線和磷酸鐵工藝路線。其中常用的草酸亞鐵工藝路線、氧化鐵工藝路線和磷酸鐵工藝路線，都要使用以磷酸和磷酸二氫銨為代表的磷酸鹽和銨鹽，與此同時，磷酸鐵鋰前驅體在等洗滌和分離過程會產生大量酸性廢水（pH<2），該廢水氨氮含量高達數十克每升，又由于溶液酸性較強，如果單純采取加堿蒸氨法處理，則將耗費大量的堿，使得廢水處理成本過高；又由于含有大量的磷酸根離子，除氨后直接排放仍不能達標，而且會對磷資源造成浪費。

因此，為了實現該類廢水的達標排放以及資源化回收，急需一種針對含磷酸鹽的高濃度氨氮廢水的處理方法，尤其是一種鋰電池正極材料生產廢水的資源化處理方法及其系統。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種鋰電池正極材料生產廢水的資源化處理方法及其系統，該工藝通過預先加入與磷酸根離子相對應量的石灰乳，將磷酸根沉淀完全生成磷酸鈣后過濾、分離實現脫磷，再將剩余的濾液進行脫氨處理，由于前期的pH調節為堿性，為后續脫氨大大降低了堿液的消耗量，有效降低處理成本，得到的產品高純濃氨水可以回用，磷酸鈣用于建材，工藝穩定，基本無結垢。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰電池正極材料生產廢水的資源化處理方法，所述方法包括如下步驟：

（1）所述廢水首先進入攪拌反應器，與石灰乳反應，投加石灰乳控制反應液pH為6-10，然后混合漿液進入第一級封閉式過濾器過濾，得到第一級固體渣和第一級濾液，所述第一級濾液進入第二級開放式過濾器；

（2）上述步驟（1）所述第一級濾液經第二級開放式過濾器過濾，得到第二級固體渣和第二級濾液；所述第二級濾液通過阻垢器后與步驟（3）所述汽提塔塔底出水進行換熱，提高溫度后進入密閉反應器，與氫氧化鈉溶液反應，充分攪拌混合，進入汽提塔；

（3）進入汽提塔的反應液，通過蒸汽汽提、精餾，氨氣由塔頂進入冷凝器，得到高純濃氨水；塔底出水與步驟（2）所述通過阻垢器的第二級濾液進行換熱，降低溫度后進入pH調節池。

所述第一級固體渣與第二級固體渣混合干燥，作為建材原料回用。

步驟（1）所述石灰乳的投加量與所述廢水中磷含量相對應，使磷酸根沉淀完全，發生的化學反應為：

3Ca(OH)₂+2(NH₄)₃PO₄=Ca₃(PO₄)₂↓+6NH₃?H₂O

優選地，以摩爾數計，所述石灰乳的投加量：磷酸根含量為3:2-3:1。

一種用于實現上述處理方法的處理系統包括順次連接的反應沉淀單元、分離單元和脫氨單元；所述分離單元底部連接高效沉降單元入口，所述高效沉淀單元出口連接所述脫氨單元入口。

所述高效沉淀單元的出口還連接一阻垢器，所述阻垢器出口通過換熱器與脫氨單元入口相連接。

所述換熱器熱水出口與密閉反應器相連，所述密閉反應器出口與脫氨單元入口相連接。

所述換熱器的冷水出口連接pH調節池，用于儲備塔底出水回收利用。

所述脫氨單元包括汽提塔和設置于塔頂的冷凝器，進入汽提塔的反應液經塔底蒸汽汽提、精餾后，氨氣由塔頂進入冷凝器，得到高純濃氨水。

與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：

（1）本發明公開了一種含磷酸鹽的高濃度氨氮廢水的資源化處理方法，特別是一種鋰電池正極材料生產廢水的資源化處理方法及其系統；

（2）本發明通過控制石灰乳的投加量與廢水中磷酸根離子相對應，充分脫磷的同時大大降低了后續脫氨所需堿液的消耗量，降低成本，而且工藝穩定，基本無結垢；

（3）本發明工藝系統簡單、操作方便，能夠有效地脫磷脫氨，獲得的磷酸鈣和氨水（16%-20%）均能回收利用，實現了資源的回收利用，脫氨后廢水可直接達標排放。

附圖說明