CN106830143A - 一种锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其步骤为：（1）含锂高盐废水负压蒸发；（2）负压低温饱和蒸汽通过MVR双级压缩机二次升温后循环利用；（3）分离高温不溶性高品位碳酸锂；（4）分离结晶钠钾盐；（5）低品位锂盐和钠钾盐分离回收。应用蒸发釜和MVR系统取代传统列管式多效蒸发器，显著降低废水处理能耗，不仅有效的解决锂行业生产废水排放的难题，同时极大的提高有价锂产品回收率，环境和企业生产效益显著。
Description
技术领域
本应用涉及锂电池锂盐类材料的生产技术，具体是碳酸盐型含锂高盐废水的低能耗零排放技术。
背景技术
作为一种相对的清洁能源,锂电已经成为一个重要的能源工业产品。但在工业锂电原材料生产中会产生大量的含锂高盐废水，主要成份有锂、钠、钾、氯离子、硫酸根离子等。这些含锂高盐废水成分复杂、可生化性差、COD严重超标，除腐蚀管道和设备，冲击污水生化处理系统，还将直接影响中水的进一步回用和水体生态环境。另一方面在受新能源政策刺激下碳酸锂价格持续走高，锂资源短缺的国际形势中，针对锂电原材料中碳酸锂生产工业废水的处理尤其是锂的回收制定出一套高效可行、成本低廉的技术方案尤为必要。
现有的关于不含锂高盐废水处理技术主要采用物理化学法，如化学氧化分解、药剂电解及反渗透等处理技术，这些方法成本较高，且对操作人员要求较高。但对含锂高盐废水处理工艺仅用的多效蒸发技术存在来自设备的高耗能、低效率、以及含锂废水固有属性（碳酸锂溶液加热后结壁不易清理、极易堵塞蒸发器列管）的缺点。目前采用MVR系统处理普通化工废水配套设施主要有管式效体和蒸汽压缩机，但管式效体因针对碳酸锂易结壁析出堵塞管路而无法高效处理含锂废水，将MVR系统中的压缩机单独处理含锂类高盐废水的技术还是一项空白，MVR系统与传统的多效蒸发器相比，一个MVR系统相当于30效蒸发器处理废水能力，可以将低温饱和蒸汽压缩后提高其热焓再利用高温蒸汽加热蒸发釜，极大的降低能量损耗。针对含锂废水升温后容易结壁问题，本次用蒸发釜（带搅拌）代替传统的列管式蒸发器，有效的解决了碳酸锂堵塞蒸发列管的技术难题。这项技术不仅将含锂类高盐废水实现低能耗的分类回收，而且基本达到了含锂高盐废水的零排放，有效的达到环境保护要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法。
本发明是一种锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其步骤为：
（1）含锂高盐废水负压蒸发；
（2）负压低温饱和蒸汽通过MVR双级压缩机二次升温后循环利用；
（3）分离高温不溶性高品位碳酸锂；
（4）分离结晶钠钾盐；
（5）低品位锂盐和钠钾盐分离回收。
本发明的有益之处是：可以很好地应用于其他生产锂盐的废水处理设施中。采用MVR和带有搅拌的蒸发釜首先解决高能耗的运行成本，其次能够有效避免结晶碳酸锂对列管的堵塞问题，延长对碳酸锂晶体结壁的清理周期，并将有价碳酸锂和其他廉价盐类有效分离并回收，有效提高锂类产品整体生产工艺的回收率，降低废水排放对环境的影响。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其步骤为：
（1）含锂高盐废水负压蒸发；
（2）负压低温饱和蒸汽通过MVR双级压缩机二次升温后循环利用；
（3）分离高温不溶性高品位碳酸锂；
（4）分离结晶钠钾盐；
（5）低品位锂盐和钠钾盐分离回收。
以上所述步骤（1）含锂高盐废水负压蒸发工艺包括以下步骤：
将含锂高盐废水通入1#、2#蒸发釜中，蒸发釜采用蒸汽盘管加热废水至85±3℃，蒸发釜内0.06±0.01Mpa负压，废水原液在微负压环境下蒸发2-2.5h，此时溶液比重为1.22±0.1。
以上所述步骤（2）低温饱和蒸汽通过MVR压缩机升温后循环利用包括以下步骤：
① 将1#、2#、3#蒸发釜抽出的低温饱和蒸汽通入MVR系统中，利用MVR压缩机二次做工将饱和蒸汽温度提升至120±5℃，工作电压380V；
② 升温后的二次蒸汽一部分用于辅助加热1#、2#蒸发釜，另一部分用于预热常温废水原液。
以上所述步骤（3）分离高温难溶性高品位锂盐工艺包括以下步骤：
① 当蒸发釜溶液比重至1.24-1.26时，将溶液排入抽滤缸4#开始液固分离，得到固体物料碳酸锂含量在80-85%；锂的一次直收率在90%以上；
② 滤液进入一次蒸发后液储罐5#静置待用。
以上所述步骤（4）分离结晶钠钾盐工艺包括以下步骤：
① 将5#储罐溶液通入结晶釜6#浓缩结晶；
② 将结晶出的液固混合物通入离心机，分离出的钠钾盐经干燥后可作为产品出售，低锂含量溶液进入结晶后液储罐7#。
以上所述步骤（5）低品位锂盐和钠钾盐分离回收工艺包括以下步骤：
① 将7#储罐溶液通入3#减压蒸发釜，加热至85±3℃控制釜内负压0.06±0.01Mpa，溶液比重浓缩至1.28-1.30，蒸汽接入MVR压缩机与权利要求3中步骤①蒸汽入口处；
② 将3#蒸发釜溶液通入抽滤缸8#后开始液固分离，抽滤缸8#得到固体为碳酸锂，品位低于40%，可做碳酸锂生产原料使用，抽滤缸滤液进入二次蒸发后液储罐9#静置后通入6#结晶釜，进行权利要求5所述步骤②处理。
实施例：
本设计中采用西北部某城市一家年生产碳酸锂和氢氧化锂共计3000t的企业无法达标排放的含锂高盐废水作为处理对象，含锂废水物性指标 pH=10-13，比重为1.05-1.10，COD＞2000，固含量＜2%。废水主成分见表1。
表1.含锂高盐废水成分表（g/L）
其具体实施步骤为：(1)含锂高盐废水负压蒸发；(2)负压低温饱和蒸汽通过MVR双级压缩机二次升温后循环利用；(3)分离高温不溶性高品位锂盐；(4)分离结晶钠钾盐；(5)低品位锂盐和钠钾盐分离回收。
前述步骤(1)含锂高盐废水负压蒸发工艺包括以下步骤：
① 将含锂高盐废水通入1#、2#蒸发釜中，蒸发釜采用蒸汽盘管加热废水至85±3℃，蒸发釜内0.06±0.01Mpa负压
② 废水在微负压环境下蒸发2-2.5h，控制溶液比重为1.22±0.1。
前述步骤(2)负压低温饱和蒸汽通过MVR双级压缩机二次升温后循环利用包括以下步骤：
① 将1#、2#、3#蒸发釜抽出的低温饱和蒸汽通入MVR系统中，利用压缩机二次做工将饱和蒸汽温度提升至120±5℃，工作电压380V，出水指标PH：7-8，钠、钾含量5-10g/L。
② 前述方法中升温后的二次蒸汽一部分用于加热1#、2#、3#蒸发釜，另一部分用于预热常温废水溶液。
前述步骤(3)分离高温不溶性高品位锂盐工艺包括以下步骤：
① 当蒸发釜溶液比重至1.22±0.1时，将溶液通入抽滤缸4#开始液固分离，抽滤缸固体得到初碳酸锂品位为80-85%。
② 前述步骤中滤液进入一次蒸发后液储罐5#静置待用。
前述步骤(4)分离结晶钠钾盐工艺包括以下步骤：
① 将5#储罐溶液通入结晶釜6#浓缩结晶，控制盐锂比例为100:1。
② 前述步骤中将结晶出的液固混合物通入卧式离心机，分离出的钠钾盐经干燥后可作为产品出售，溶液进入结晶后液储罐7#。
前述步骤(5)低品位锂盐和钠钾盐分离回收工艺包括以下步骤：
① 将7#储罐溶液锂含量为1g/L通入3#减压蒸发釜，加热至85±3℃控制釜内负压0.06±0.01Mpa，溶液比重浓缩至1.28-1.30，蒸汽接入MVR蒸汽压缩机蒸汽入口处进行步骤(2)处理。
② 前述步骤中将3#蒸发釜溶液通入抽滤缸8#后开始液固分离，抽滤缸8#得到固体为碳酸锂品位低于35%，抽滤缸滤液进入二次蒸发后液储罐9#静置后通入6#结晶釜，进行(4)步骤②处理。
表2. 经本系统处理后回收的物料及混盐中碳酸锂含量
传统的多效蒸发技术需要消耗大量的能量，运行成本较高，最终仅将高锂含量的混合盐结晶成固体，出水回用，固体盐干燥做其他安置处理，对于固体盐中的有价锂无法分离回收，以及碳酸锂极易结壁的固有特性，会造成多效蒸发的列管堵塞后多效蒸发能量的过度消耗最终导致多效蒸发器无法工作的问题。表3是该企业传统多效蒸发处理含锂高盐废水与本设计新型处理系统成本分析对照。
表3. 现有工艺与本设计系统处理废水对照表
。
Claims (6)
1.一种锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其特征在于，其步骤为：
（1）含锂高盐废水负压蒸发；
（2）负压低温饱和蒸汽通过MVR双级压缩机二次升温后循环利用；
（3）分离高温不溶性高品位碳酸锂；
（4）分离结晶钠钾盐；
（5）低品位锂盐和钠钾盐分离回收。
2.根据权利要求1所述的锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其特征在于：所述步骤（1）含锂高盐废水负压蒸发工艺包括以下步骤：
将含锂高盐废水通入1#、2#蒸发釜中，蒸发釜采用蒸汽盘管加热废水至85±3℃，蒸发釜内0.06±0.01Mpa负压，废水原液在微负压环境下蒸发2-2.5h，此时溶液比重为1.22±0.1。
3.根据权利要求1所述的锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其特征在于：所述步骤（2）低温饱和蒸汽通过MVR压缩机升温后循环利用包括以下步骤：
① 将1#、2#、3#蒸发釜抽出的低温饱和蒸汽通入MVR系统中，利用MVR压缩机二次做工将饱和蒸汽温度提升至120±5℃，工作电压380V；
② 升温后的二次蒸汽一部分用于辅助加热1#、2#蒸发釜，另一部分用于预热常温废水原液。
4.根据权利要求1所述的锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其特征在于：所述步骤（3）分离高温难溶性高品位锂盐工艺包括以下步骤：
① 当蒸发釜溶液比重至1.24-1.26时，将溶液排入抽滤缸4#开始液固分离，得到固体物料碳酸锂含量在80-85%；锂的一次直收率在90%以上；
② 滤液进入一次蒸发后液储罐5#静置待用。
5.根据权利要求1所述的含锂高盐废水处理方法，其特征在于：所述步骤（4）分离结晶钠钾盐工艺包括以下步骤：
① 将5#储罐溶液通入结晶釜6#浓缩结晶；
② 将结晶出的液固混合物通入离心机，分离出的钠钾盐经干燥后可作为产品出售，低锂含量溶液进入结晶后液储罐7#。
6.根据权利要求1所述的锂电池前驱体制备产生的高盐含锂废水处理方法，其特征在于：所述步骤（5）低品位锂盐和钠钾盐分离回收工艺包括以下步骤：
① 将7#储罐溶液通入3#减压蒸发釜，加热至85±3℃控制釜内负压0.06±0.01Mpa，溶液比重浓缩至1.28-1.30，蒸汽接入MVR压缩机与权利要求3中步骤①蒸汽入口处；
② 将3#蒸发釜溶液通入抽滤缸8#后开始液固分离，抽滤缸8#得到固体为碳酸锂，品位低于40%，可做碳酸锂生产原料使用，抽滤缸滤液进入二次蒸发后液储罐9#静置后通入6#结晶釜，进行权利要求5所述步骤②处理。
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