CN207877494U - 锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂电池生产设备，具体公开了一种锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统，包括预处理单元，氨水回收单元和硫酸钠晶体回收单元。本实用新型的优点是：1)解决三元前驱体污水处理系统操作弹性小，处理效率低，处理效果差，设备使用寿命短的问题；并且将废液处理产生的淡水和氨水回收，副产品无水硫酸钠外销，实现废水全组分回收利用；生产连续稳定性强，降低了处理废液的成本，保障了生产的连续稳定运行。2)本实用新型提供的三元前驱体废水处理系统中氨水回收单元和硫酸钠晶体回收单元的设置方式大大提高了废水处理装置的整体操作弹性，从而提高废水处理效率，整个系统能够连续高效地实施生产。

Description

锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池生产设备，尤其是一种锂电池生产中的副废处理装置。

背景技术

自日本Sony公司于1990年首次推出以碳为负极的锂离子二次电池产品后，因具有工作电压高、容量大、循环性能好、使用寿命长等优点，目前锂离子电池已在便携式电子设备、电动汽车、空间设备、国防工业等领域有了广泛的应用。在锂离子电池产品组成部分中，正极材料占据着最重要的地位，其中三元正极材料因具备优良的性能成为近年来研究的热点。

在锂电池正极材料的生产过程中，会产生大量的工业废水。其中，三元前躯体废水主要有母液和洗水，主要成分是硫酸钠和游离氨，以及少量的Ni、Co、Mn等金属，这类废水的最佳处理方案就是回收重金属离子-脱氨-蒸发回收钠盐，实现全组分综合利用与零排放。

但是，在实际生产过程中，市场变化往往导致三元前驱体产量的波动，对三元前驱体生产中各个环节有更高的操作弹性要求，特别是三元前驱体废水处理环节。废水水量以及废水中氨氮和盐浓度波动较大，现有脱氨装置和蒸发-结晶装置操作弹性有限，在高负荷和低负荷条件下的处理效果不佳，往往导致脱氨塔出水氨氮不达标，回收氨水浓度不够，能耗高，蒸发换热器结垢等问题，并且，废水处理装置在低负荷下必须进行间歇操作，往往造成排放不达标，能耗增大，极大地缩短设备使用寿命等问题。

为了提高三元前驱体废水处理效率，延长设备使用寿命，连续高效地实施生产，需要提供一种具有高操作弹性的三元前驱体废水处理系统。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的以上问题，本实用新型提供了一种锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统，包括预处理单元，氨水回收单元和硫酸钠晶体回收单元；所述预处理单元包括通过工艺管道依次相连的洗水暂存池1，多介质过滤器2，超滤装置3，一级反渗透器4，二级反渗透器6，混合水池7，预沉淀罐23，微孔精密过滤器24，脱氨原水池25；还包括与一级反渗透器4和二级反渗透器6相连的反渗透产水箱5；所述氨水回收单元包括通过工艺管道依次相连的脱氨预热器8，气提脱氨塔9，塔顶冷凝器10，氨气吸收罐11；所述脱氨预热器8包括由传热面相隔的第一换热腔室81和第二换热腔室82，所述气提脱氨塔9的塔釜液体出口通过泵与所述第二换热腔室82相连；所述硫酸钠晶体回收单元包括通过工艺管道依次相连的精密过滤器12，蒸发预热器13，降膜蒸发器15，气液分离器16，强制循环蒸发系统26，稠厚器20，离心机21，干燥机22；所述脱氨原水池25通过工艺管道与脱氨预热器8的第一换热腔室81相连，脱氨预热器8的第二换热腔室82通过工艺管道与精密过滤器12相连。

更佳的，所述强制循环蒸发系统26由强制循环蒸发器17，强制循环泵18和结晶分离器19组成。

本实用新型的有益效果是：1)本实用新型能够解决三元前驱体污水处理系统操作弹性小，处理效率低，处理效果差，设备使用寿命短等问题；并且将废液处理产生的淡水和氨水回收，副产品无水硫酸钠外销，实现废水全组分回收利用，节约资源，环境友好；生产连续稳定性强，降低了处理废液的成本，保障了生产的连续稳定运行。2)本实用新型提供的三元前驱体废水处理系统中氨水回收单元和硫酸钠晶体回收单元的设置方式大大提高了废水处理装置的整体操作弹性，从而提高废水处理效率，整个系统能够连续高效地实施生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记为：1-洗水暂存池，2-多介质过滤器，3-超滤装置，4-一级反渗透，5-反渗透产水箱，6-二级反渗透，7-混合水池，8-脱氨预热器，81-第一换热腔室，82-第二换热腔室，9-汽提脱氨塔，10-塔顶冷凝器，11-氨气吸收罐，12-精密过滤器，13-蒸发预热器，14-降膜循环泵，15-降膜蒸发器，16-气液分离器，17-强制循环蒸发器，18-强制循环泵，19-结晶分离器，20-稠厚器，21-离心机，22-干燥机，23-预沉淀罐，24-微孔精密过滤器，25-脱氨原水池，26-强制循环蒸发系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例一：

如图1所示，本实用新型的锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统，包括预处理单元，氨水回收单元和硫酸钠晶体回收单元；所述预处理单元包括通过工艺管道依次相连的洗水暂存池1，多介质过滤器2，超滤装置3，一级反渗透器4，二级反渗透器6，混合水池7，预沉淀罐23，微孔精密过滤器24，脱氨原水池25；还包括与一级反渗透器4和二级反渗透器6相连的反渗透产水箱5；所述氨水回收单元包括通过工艺管道依次相连的脱氨预热器8，气提脱氨塔9，塔顶冷凝器10，氨气吸收罐11；所述脱氨预热器8包括由传热面相隔的第一换热腔室81和第二换热腔室82，所述气提脱氨塔9的塔釜液体出口通过泵与所述第二换热腔室82相连；所述硫酸钠晶体回收单元包括通过工艺管道依次相连的精密过滤器12，蒸发预热器13，降膜蒸发器15，气液分离器16，强制循环蒸发系统26，稠厚器20，离心机21，干燥机22；所述脱氨原水池25通过工艺管道与脱氨预热器8的第一换热腔室81相连，脱氨预热器8的第二换热腔室82通过工艺管道与精密过滤器12相连；所述强制循环蒸发系统由强制循环蒸发器17、强制循环泵18和结晶分离器19组成。

下面对该年产20000吨三元前驱体废水处理系统的具体实施方式进行描述：

工作时，三元前驱体生产车间产生的母液和洗水分别进入母液暂存池和洗水暂存池1，洗水先经pH调节池调节pH至6.5左右，由泵打进多介质过滤器2中去除水体中的悬浮物，然后由进水泵打进超滤装置3，超滤产水进入超滤产水罐，然后进入一级反渗透器4，一级反渗透器4的浓水进入二级反渗透器6，产水进入反渗透产水箱5；二级反渗透器6的产水进入反渗透产水箱5，浓水进入混合水池7中与母液进行混合处理。整个膜浓缩过程产水率约为75％。

混合水池7的混合液(母液和浓缩后洗水)先经pH调节池调节pH至11左右，再进入预沉淀罐23中预沉淀，然后再经泵打入微孔精密过滤器24，经过微孔精密过滤器24除去重金属沉淀残渣，清液进入脱氨原水池25进行缓存，此时预处理流程结束。

经预处理的废水在进入主脱氨系统时，通过在管道混合器中加入pH值调节剂，调节废水pH值不小于12使达到脱氨临界条件以确保蒸氨过程能顺利进行。经过前期处理的母液和浓缩后的洗水首先进入脱氨预热器8的第一换热腔室1中，与此时流经第二换热腔室82的塔釜出水换热以回收塔釜出水热能(脱氨预热器8可使用管式换热器、板式换热器等间壁式换热设备)。升温后，进入汽提脱氨塔9，塔釜采用再沸器加热塔釜液产生上升蒸汽，加热蒸汽压力为0.3～0.4MPa，塔釜出水处理成氨含量低于8mg/L的脱氨废水，塔顶产出的含氨蒸汽进入塔顶冷凝器10，控制条件使水蒸气大量冷凝，冷凝液再次进入汽提脱氨塔9再沸脱氨，未凝的约含氨90％的蒸汽经由喷射枪进入氨气吸收罐11，罐内用冷纯水吸收得到质量浓度＞21％的氨水回用。

经脱氨后的塔釜出水，通过泵送入脱氨预热器8的第二换热腔室82中，与此时流经换热腔室81的混合液(母液和浓缩后洗水)进行换热以回收塔釜出水热能，降温后经pH调节池调节pH至6.5左右，进入硫酸钠晶体回收单元。

废水首先进入精密过滤器12除去废水中的重金属以及被络合后产生的重金属沉淀，然后由进料泵打进蒸发预热器13，预热后进入降膜蒸发器15预浓缩，浓缩后的废液进入气液分离器16进行气液分离，使盐浓度升高到一定程度后再进入强制循环蒸发系统进一步浓缩结晶，所述强制循环蒸发系统由强制循环蒸发器17、强制循环泵18和结晶分离器19组成，当循环液体流过强制循环蒸发器17时被加热，然后在结晶分离器的压力降低时部分蒸发，从而将液体冷却至对应该压力下的沸点温度。由于强制循环泵18的原因，强制循环蒸发器17的操作与温差基本无关。物料的再循环速度可以精确调节。蒸发速率设定在一定的范围内。晶体可以通过调节循环流动速度和采用结晶分离器19从循环晶体泥浆中分离出来。降膜蒸发器15和强制循环蒸发器17产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩升温后返回蒸发器用于加热热源，冷凝水用于蒸发原水的预热。该系统设备采用泵强制循环，具有蒸发速率高，浓缩比重大，特别适用于处理本实用新型中的高固含废液。

从结晶分离器19分离出来的晶浆由出料泵将打进稠厚器20中，经稠厚晶浆下料至离心机21固液分离，得到含水量较低的硫酸钠晶体。离心机21出料硫酸钠含水率约8％，通过干燥机22(振动流化床)对结晶进一步干燥脱水，最终得到含水率＜0.5％的硫酸钠晶体，硫酸钠晶体通过自动包装机进行称量，打包，最后袋装产品存储。

运用本三元前驱体废水处理系统，洗水经膜浓缩回收淡水，淡水可直接回用到前驱体生产环节中去，节约水资源并降低后续脱氨及蒸发结晶运行成本；母液与浓缩后洗水混合进行脱氨、除重和蒸发回收硫酸钠，本系统运用蒸汽吹脱的方式去除废水中的氨氮，可根据氨蒸汽中氨浓度精确调节回流比，保证回收氨水浓度稳定达标；蒸发结晶中循环利用二次蒸汽，节约运行成本；根据盐浓度调节蒸发循环量，维持系统稳定运行；系统各单元的设置方式，包括设备类型及连接方式等，能够适用于本行业废水水质水量波动大的现状，具有较高的操作弹性，同时保证废水处理效率，延长设备使用寿命。

Claims (3)

1.锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统，包括预处理单元，氨水回收单元和硫酸钠晶体回收单元；所述预处理单元包括通过工艺管道依次相连的洗水暂存池(1)，多介质过滤器(2)，超滤装置(3)，一级反渗透器(4)，二级反渗透器(6)，混合水池(7)，预沉淀罐(23)，微孔精密过滤器(24)，脱氨原水池(25)；还包括与一级反渗透器(4)和二级反渗透器(6)相连的反渗透产水箱(5)；所述氨水回收单元包括通过工艺管道依次相连的脱氨预热器(8)，气提脱氨塔(9)，塔顶冷凝器(10)，氨气吸收罐(11)；所述脱氨预热器(8)包括由传热面相隔的第一换热腔室(81)和第二换热腔室(82)，所述气提脱氨塔(9)的塔釜液体出口通过泵与所述第二换热腔室(82)相连；所述硫酸钠晶体回收单元包括通过工艺管道依次相连的精密过滤器(12)，蒸发预热器(13)，降膜蒸发器(15)，气液分离器(16)，强制循环蒸发系统(26)，稠厚器(20)，离心机(21)，干燥机(22)；所述脱氨原水池(25)通过工艺管道与脱氨预热器(8)的第一换热腔室(81)相连，脱氨预热器(8)的第二换热腔室(82)通过工艺管道与精密过滤器(12)相连。

2.根据权利要求1所述的锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统，其特征在于：所述强制循环蒸发系统(26)由强制循环蒸发器(17)，强制循环泵(18)和结晶分离器(19)组成。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池镍钴锰三元前驱体废水处理系统，其特征在于：所述脱氨预热器(8)为管式换热器。