CN220574195U - 一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无机化合物生产技术领域，具体是一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置，包括依次连通的用于将磷酸铁料浆分离出磷酸铁固渣的分离段和用于洗涤分离段分离出的磷酸铁固渣的洗涤段，所述洗涤段包括依次连通的一级清洗单元至末级清洗单元；所述一级至末级清洗单元均包括连通的将磷酸铁固渣与清洗液分离的分离装置与将磷酸铁固渣与清洗液混合洗涤的清洗装置，所述分离装置包括出料端与出水端，所述清洗装置包括可向分离装置输送磷酸铁固渣与清洗液的料浆泵。相比起现有技术，本专利通过设置多个清洗单元且将清洗液进行循环利用，解决了现有技术存在磷酸铁清洗过程中，大量耗费清洗液的技术问题。

Description

一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置

技术领域

本实用新型涉及无机化合物生产技术领域，具体是一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置。

背景技术

自2020年初技术端解决了能量密度低的问题之后，磷酸铁锂电池因具有高安全性、高稳定性、自放电性小、循环寿命长、环保无污染、无记忆效应等突出优点，以及在“碳达峰、碳中和”大战略下，磷酸铁锂新能源材料发展迅猛。磷酸铁作为磷酸铁锂电池的前驱体，国内和国际市场上需求大。目前主要采用以钛白渣作为铁源、以磷酸作为磷源的磷酸铁工艺过程制备磷酸铁，无论是用哪种方法合成的磷酸铁都存在通过洗涤的方式去除杂质的问题，其洗涤过程中通常产生大量含硫、磷、氨氮及其他重金属离子的废水，一般每生产1吨磷酸铁将产生40～50吨废水。行业内的洗涤方式如发明专利“一种磷酸铁浆料的洗涤方法”(专利号CN201910275134.7)所记载的方式，使用清洗液对压滤机中浆料进行中心洗或侧洗，洗液最终进入水洗槽内回收，在上述的除杂过程中需要大量清洗液进行洗涤，且洗涤后产生的废水大量排放，破坏环境，同时洗涤过程中洗液会夹带大量磷酸铁产品进入污水处理，使磷酸铁生产过程收率偏低，同时，这种洗涤方法只能分批次对磷酸铁进行洗涤，会导致各批次洗涤后的产品质量存在差异，这些问题的存在导致磷酸铁无法规模化投产，这是行业期待而一直没有解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置，主要用于解决现有技术存在磷酸铁清洗过程中，大量耗费清洗液的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置，包括依次连通的用于将磷酸铁料浆分离出磷酸铁固渣的分离段和用于洗涤分离段分离出的磷酸铁固渣的洗涤段，所述洗涤段包括依次连通的一级清洗单元至末级清洗单元；

所述一级至末级清洗单元均包括连通的将磷酸铁固渣与清洗液分离的分离装置与将磷酸铁固渣与清洗液混合洗涤的清洗装置，所述分离装置包括出料端与出水端，所述清洗装置包括可向分离装置输送磷酸铁固渣与清洗液的料浆泵；

所述分离段与一级清洗单元的清洗装置连通，除最末级清洗单元外，每级清洗单元的出料端与后一级清洗单元的清洗装置连通，除一级清洗单元外，每一级清洗单元的出水端与前一级清洗单元的清洗装置连通。

本实用新型的工作原理及有益效果：

1.工作原理：分离段将磷酸铁料浆分离出固渣，导入一级清洗单元的清洗装置内，清洗后的混合液导入一级清洗单元的分离装置内，分离装置将导入其中的磷酸铁料浆分离为液体与固渣；同时，除一级清洗单元外，每一级清洗单元的分离装置将液体持续回用至前一级清洗单元作为前一级清洗单元的清洗液。

2.有益效果：

(1)因为位于洗涤工序之后的清洗单元所产生的清洗液清洁度较高，则可将其作为洗涤工序之前的清洗单元的清洗液，在本装置中，通过上述洗涤方式，将磷酸铁进行多次清洗，提高了磷酸铁的除杂效率，且将清洗液循环使用，相比起现有的洗涤方式，本专利所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置更为节约清洗液，解决了现有技术存在磷酸铁清洗过程中，大量耗费清洗液的技术问题；

(2)本装置中持续通入磷酸铁料浆，相比起现有技术中需要对多批次磷酸铁料浆进行分批次洗涤的方式，本专利所述电池级磷酸铁连续化洗涤装置的可以保证多批次的磷酸铁料浆进行连续化洗涤，保证多批次磷酸铁成品质量稳定。

优选的，所述最末级清洗单元的分离装置的出料端连通有用于干燥磷酸铁固渣的干燥段。洗涤段将磷酸铁料浆上的铵盐、硫酸盐以及微量的杂质元素清洗完毕后，需要对磷酸铁固渣进行烘干，最终形成磷酸铁成品。

优选的，所述一级清洗单元的分离装置的出水端连通有将分离的液体过滤为满足末级清洗单元使用的清洗液的洗水回用装置，洗水回用装置与末级清洗单元的清洗装置连通。一级清洗单元分离出的液体通过洗水回用装置处理后，可以用作末级清洗单元的清洗液使用，实现了清洗液的循环使用，达到了节约资源的目的。

优选的，所述洗水回用装置与末级清洗单元之间依次连通有洗水加热器、蒸汽加热器。洗水回用装置处理合格的清洗液经洗水加热器回收母液热量，若清洗液的温度不合格(70-80℃)，可启用蒸气加热器加热后再送入末级清洗单元的清洗装置中。

优选的，所述分离段也包括分离装置。分离段的分离装置将磷酸铁料浆分离为母液与磷酸铁固渣，分离段分离的磷酸铁固渣通入一级清洗单元。

优选的，所述洗水加热器包括换热腔与为换热腔内液体进行加热的介质流动通道，洗水回用装置与换热腔连通，分离段的分离装置的出料口与介质流动通道连通。使用过程中，先将初始的磷酸铁料浆通入分离段的分离装置内进行固液分离，磷酸铁固渣由分离段的分离装置的出料口排出，而分离出来的母液由出水端排出至洗水加热器的介质流动通道内，因为分离出的液体温度在90±5℃，因此该母液可以作为换热腔内清洗液的热源，保证洗水回用装置净化出的清洗液处于一定的温度。

优选的，所述分离段上设置有用于调控末级清洗单元的清洗装置内通入清洗液流量的流量监测仪。依据初始的磷酸铁料浆流量按比例自动调节末级清洗单元通入清洗液的流量，确保整个电池级磷酸铁连续化洗涤工艺的洗涤效果。

优选的，所述分离装置为压滤机。压滤机是常规的磷酸铁洗涤生产线使用的固液分离装置。

优选的，所述分离装置为离心机。离心机可以替代传统的压滤机，经过实际生产情况换算，压滤酒的单台板框过滤面积400m2，滤室容积8m3,由于压滤机间歇操作，每级过滤压滤机需要5台，至少需1人操作，5级共需5人，洗涤工序共需操作人员25人，而离心机可连续自动运行，处理量为35.5t/h,每级过滤离心需2台，5级共10台，只需1人巡查，洗涤工序仅需操作人员4人，大大降低劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型的一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：初级离心机00、母液槽01、初级料浆泵02、一级离心机11、一级清洗装置12、一级料浆泵121、二级离心机21、二级清洗装置22、二级料浆泵221、三级离心机31、三级清洗装置32、三级料浆泵321、末级离心机41、末级清洗装置42、末级料浆泵421、洗水加热器6、蒸汽加热器7、干燥段8、洗水回用装置9。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置，包括依次连通的用于将磷酸铁料浆分离出磷酸铁固渣的分离段、用于洗涤分离段分离出的磷酸铁固渣的洗涤段和用于干燥清洗洗涤段分离出的磷酸铁固渣的干燥段8，所述分离段、洗涤段均包括离心机，该离心机的机型为LW-520，离心机包括出料端与出水端。

分离段的分离装置为初级离心机00，初级离心机00的出料端连通母液槽01，母液槽01连通洗水加热器6(所述洗水加热器6为板式换热器，生产厂家为上海艾克森股份有限公司，设备名称为AU15L2-1SE)，为洗水回用装置9净化后的清洗液提供热能，洗水加热器6连通有蒸汽加热器，可对洗水加热器加热后的清洗液进行二次加温。使用过程中，先将初始的磷酸铁料浆通入初始离心机00进行固液分离，磷酸铁固渣由初始离心机00的出料口排出，而分离出来的母液由初始离心机00出水端排出至母液槽01内，后进入洗水加热器6，因为分离出的母液温度在70-90℃，因此该液体可以作为清洗液的热源。

洗涤段包括一级清洗单元、二级清洗单元、三级清洗单元、末级清洗单元，一、二、三、末级清洗单元均分别包括离心机，且分别为一级离心机11、二级离心机21、三级离心机31和末级离心机41；还包括清洗装置，清洗装置内设置搅拌装置，将清洗液与磷酸铁固渣进行搅拌洗涤，四个清洗单元的清洗装置分别为一级清洗装置12、二级清洗装置22、三级清洗装置32、末级清洗装置42，每个清洗装置包括可向通个清洗单元的离心机输送磷酸铁固渣与清洗液的料浆泵，分别为一级料浆泵121、二级料浆泵221、三级料浆泵321、末级料浆泵421。

初级离心机00的出料端与一级清洗装置12连通，输送并一次水洗分离出的磷酸铁固渣，其中，一级清洗装置12内通入二级清洗单元分离得到的二级洗水，二级洗水与磷酸铁在一级清洗装置12中混合洗涤后，被一级料浆泵121输送至一级离心机11进行固液分离；一级离心机11出水端与洗水回用装置9的进水端连通，将所分离的一级洗水排入洗水回用装置9内净化为清洗液，清洗液通入洗水加热器中进行加热，然后通入至末级清洗单元中；一级离心机11的出料端与二级清洗装置22连通，输送后对分离出的磷酸铁固渣进行二次水洗；

二级清洗装置22内的磷酸铁固渣与三级清洗单元分离得到的三级洗水混合洗涤后，被二级料浆泵221输送至二级离心机21进行固液分离；二级离心机21出水端与一级清洗装置12连通，向其输送二次水洗后磷酸铁料浆分离出的一级洗水，作为磷酸铁固渣一次水洗时的清洗液；二级离心机21出料端与三级清洗装置32连通，输送并三次水洗分离出的磷酸铁固渣；

三级清洗装置32内的磷酸铁固渣与末级清洗单元产分离得到的末级洗水混合洗涤后，被三级料浆泵321输送至三级离心机21进行固液分离；三级离心机31出水端与二级清洗装置22连通，向其输送三次水洗后磷酸铁料浆分离出的三级洗水，作为磷酸铁固渣二次水洗时的清洗液；三级离心机31出料端与末级清洗装置42连通，输送并四次水洗分离出的磷酸铁固渣；

末级清洗装置22内的磷酸铁固渣与洗水回用装置净化且经过洗水加热器加热后得到的清洗液混合洗涤后，被末级料浆泵421输送至末级离心机41进行固液分离；末级离心机41出水端与三级清洗装置32连通，向其输送四次水洗后磷酸铁料浆分离出的末级洗水，作为磷酸铁固渣三次水洗时的清洗液；末级离心机41出料端与干燥段8连通，输送并烘干分离出的磷酸铁固渣；

末级清洗装置42连通洗水回用装置9的出水端，洗水回用装置9处理后的清洗液导入末级清洗装置42内。

在磷酸铁的洗涤过程中，清洗液的洗涤温度越高，洗涤效果就越好，本实施例中，通过初始的磷酸铁料浆分离出来的母液通过洗水加热器6为清洗液加热，将导入末级清洗单元的清洗液体保持在70℃-80℃之间；

分离段上设置有用于调控末级清洗单元的清洗装置内通入清洗液流量的流量监测仪，依据初始的磷酸铁料浆流量按比例自动调节末级清洗单元通入清洗液的流量，确保整个电池级磷酸铁连续化洗涤工艺的洗涤效果。

末级清洗单元的清洗装置上安装有检测所通入的清洗液电导率的在线电导率仪，在线电导率仪与蒸汽加热器7电连接，若通入的清洗液电导率高出正常范围(电导率大于200uS/cm)，则控制蒸汽加热器7升高清洗液温度、增大清洗液流量保证洗涤效果。

本实施例的具体实施方式如下：

本专利所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置分为两条传输线，一条用于循环清洗液，一条用于输送待清洗的磷酸铁；

循环清洗液：

末级清洗装置42内通入清洗液，清洗液先经过末级清洗装置42、末级离心机41，再经过三级清洗装置32、三级离心机31，然后经过二级清洗装置22、二级离心机21，最后经过一级清洗装置12、一级离心机11，最终排入洗水回用装置9内进行净化，净化后作为合格的清洗液进过洗水加热器6、蒸汽加热器7的处理后再次通入末级清洗单元的清洗装置中；

输送磷酸铁固渣：

在分离段的初始离心机00通入初始的磷酸铁料浆，并分离出母液与磷酸铁固渣，分离的磷酸铁固渣先经过一级清洗装置12、一级离心机11，再经过二级清洗装置22、二级离心机21，然后经过三级清洗装置32、三级离心机31，最后经过末级清洗装置42、末级离心机41，最终由末级离心机41出料口输送至干燥段8进行干燥。

一级离心机11分离得到的一级洗水通入洗水回用装置9内净化为清洗液后，通入末级清洗装置42内，并通过各级料浆泵依次通入末级离心机41、三级清洗装置32、三级离心机31、二级清洗装置22、二级离心机21、一级清洗装置12、一级离心机11，后由一级离心机11通入洗水回用装置9内净化为清洗液。

两条传输线同时进行，且当二者交汇在清洗装置内时，进行混合搅拌清洗，当二者被料浆泵由清洗装置抽入离心机时，又通过离心机进行固液分离，经过多次的清洗、分离，最终磷酸铁上附着的铵盐、硫酸盐以及微量的杂质元素被清洗干净，磷酸铁固渣被干燥后形成合格的磷酸铁成品。

以磷酸铁固渣传输顺序为基准，一、二、三、末级清洗单元中，位于传输顺序之后的清洗单元所产生的液体比位于传输顺序之前的清洗单元所产生的液体清洁度高，因此位于传输顺序之后的清洗单元所产生的液体可以作为位于传输顺序之前的清洗单元的清洗液，磷酸铁固渣在经过几次洗涤之后，在末级清洗单元经过洁净的清洗液的清洗，最终输送至干燥段8处理为成品。

实施例2：

与实施例1不同的是，使用压滤机替代离心机作为磷酸铁料浆固液分离装置。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：包括依次连通的用于将磷酸铁料浆分离出磷酸铁固渣的分离段和用于洗涤分离段分离出的磷酸铁固渣的洗涤段，所述洗涤段包括依次连通的一级清洗单元至末级清洗单元；所述一级至末级清洗单元均包括连通的将磷酸铁固渣与清洗液分离的分离装置与将磷酸铁固渣与清洗液混合洗涤的清洗装置，所述分离装置包括出料端与出水端，所述清洗装置包括可向分离装置输送磷酸铁固渣与清洗液的料浆泵；所述分离段与一级清洗单元的清洗装置连通，除最末级清洗单元外，每级清洗单元的出料端与后一级清洗单元的清洗装置连通，除一级清洗单元外，每一级清洗单元的出水端与前一级清洗单元的清洗装置连通。

2.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述最末级清洗单元的分离装置的出料端连通有用于干燥磷酸铁固渣的干燥段。

3.根据权利要求2所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述一级清洗单元的分离装置的出水端连通有将分离的液体过滤为满足末级清洗单元使用的清洗液的洗水回用装置，洗水回用装置与末级清洗单元的清洗装置连通。

4.根据权利要求3所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述洗水回用装置与末级清洗单元之间依次连通有洗水加热器、蒸汽加热器。

5.根据权利要求4所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述分离段也包括分离装置。

6.根据权利要求5所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述洗水加热器包括换热腔与为换热腔内液体进行加热的介质流动通道，洗水回用装置与换热腔连通，分离段的分离装置的出料口与介质流动通道连通。

7.根据权利要求6所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述分离段上设置有用于调控末级清洗单元的清洗装置内通入清洗液流量的流量监测仪。

8.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述分离装置为压滤机。

9.根据权利要求1所述的电池级磷酸铁连续化洗涤装置，其特征在于：所述分离装置为离心机。