[发明专利]一种共沉淀法正极材料碳酸盐前驱体的清洁生产方法

说明书

本发明公开了一种共沉淀法正极材料碳酸盐前驱体的清洁生产方法，主要包括以下步骤：1）分别配置金属盐溶液、碱溶液和络合剂溶液并加入到主反应釜，一定条件下进行共沉淀反应；2）将主反应釜的固体沉淀产物进行脱水、洗涤及干燥处理后制得碳酸盐前驱体；3）将主反应釜的上清液和离心脱水后的废水汇集并采用RO膜进行分离，其纯水循环用作洗涤用水，浓水进入二次反应釜；4）加碱溶液调配浓水组分进行二次共沉淀反应，其固体沉淀产物循环至主反应釜；5）将二次反应釜的上清液进行高效蒸发结晶，制得硫酸钠副产物。本发明整个生产过程做到清洁生产，其中金属盐完全沉淀、产品产率高，无需添加其他药剂,同时废水零排放,无重金属污染问题。

技术领域

本发明涉及一种共沉淀法正极材料碳酸盐前驱体的清洁生产方法。

背景技术

锂离子电池作为二次电池，已广泛商业化应用于3C、电工工具、电动自行车等领域中，并且在混合电动车、纯电动车及储能领域也有着良好的应用前景。锂离子电池主要有正极、负极、电解液和隔膜等组成，而正极成品材料又主要通过正极材料前驱体和锂盐进行混合煅烧后制得。

目前共沉淀法生产锂离子电池正极材料前驱体主要有氢氧化物、碳酸盐和氧化物三种类型。现有比较成熟的技术主要是氢氧化物和碳酸盐前驱体，两者生产废水均含有镍钴锰金属离子、氨氮、硫酸根和钠离子等,前者需要在氮气气氛的保护下进行共沉淀反应，反应条件严格，反应体系pH值高，生产废水的大量排放不仅对水体环境造成严重的破坏，也降低了生产过程的经济性。

现有技术CN106957124A公开了一种三元正极材料生产废水的处理方法及处理系统，针对pH值为10~14的生产废水，该方法采用了膜分离技术，以硫酸为吸收液进行脱氨处理，同时采用硫酸进行固体沉淀物的酸溶处理，操作过程多次需要用到硫酸，工艺流程复杂，操作危险。现有技术CN106430783A公开了一种三元前驱体废水处理系统及处理方法，该处理系统和处理方法采用了电解、脱氨、精馏、中和、蒸发-结晶、浓缩等化工操作单元，其工艺流程复杂，废水处理成本高。现有技术CN101624248A公开了一种镍钴锰酸锂生产废水的处理方法，该处理方法需要设置多个pH值调节池及沉淀池，其占地面积大，需另外投加处理药剂，并且同样需要进行脱氨处理。

发明内容

本发明针对以上所述现有技术存在的技术缺陷，提供了一种共沉淀法正极材料碳酸盐前驱体的清洁生产方法，通过设置RO膜和二次反应釜,使整个生产过程做到清洁生产，其中金属盐完全沉淀、产品产率高，无需添加其他药剂,同时实现废水零排放,无重金属污染问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，具体包括以下步骤：

1）采用去离子水分别配置一定摩尔浓度的金属盐溶液、碱溶液和络合剂溶液，按一定速率加入到主反应釜，将所述主反应釜控制在一定的pH值范围内，恒温搅拌进行共沉淀反应；

2）将上述步骤1）中主反应釜的固体沉淀产物进行多次离心脱水和加水洗涤，最后完成干燥处理后即可制得正极材料碳酸盐前驱体；

3）将上述步骤1）中主反应釜的上清液和上述步骤2）中离心脱水后的废水进行汇集并采用多级RO膜进行分离，分离后的纯水循环用作上述步骤2）中的洗涤用水，浓水进入到二次反应釜；

4）根据上述步骤3）中二次反应釜浓水所含金属盐溶液和络合剂含量进行组分调配，添加上述步骤1）中的碱溶液，将所述二次反应釜同样控制在一定的pH值范围内，恒温搅拌进行二次共沉淀反应，其固体沉淀产物循环至上述步骤1）中的主反应釜，整个生产过程中的金属盐完全沉淀，无重金属废水外排，同时络合剂得到循环使用；

5）将上述步骤4）中二次反应釜的上清液进行高效蒸发结晶，制得硫酸钠副产物。

优选地，所述步骤1）或步骤4）中反应釜内的pH值为7-9。

优选地，所述步骤1）中的碱溶液为碳酸钠溶液，其摩尔浓度为1-3mol/L。