[发明专利]回收废旧锂电池正极材料废水资源化处理装置及方法

说明书

本发明提出的是一种回收废旧锂电池正极材料废水资源化处理装置及方法，针对废旧锂电池正极材料回收处理产生的含重金属高盐废水主要含硫酸钠的特点，首先通过投加液碱、絮凝剂、粉末炭，利用管式微滤滤除钙、镁、重金属杂质；其次通过超高压反渗透将硫酸钠浓缩，产水回用；再利用双极膜电渗析将硫酸钠分解为稀硫酸与稀液碱，最后分别对稀硫酸与稀液碱进行蒸发浓缩，而回用于生产。本发明能够有效将环保的成本转到节约原材料采购费用上，节约资源，保护环境，使得企业得到良性发展。

技术领域

本发明涉及的是回收废旧锂电池正极材料废水资源化处理装置及方法，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

随着我国近年来汽车工业的快速发展，虽然燃油汽车使用的汽油与排放标准不断提高，但汽车尾气对环境的污染依然随着汽车使用量的增长在不断增大。而电动汽车作为现代科技的尖端产品，不会排放污染大气的有害气体，其所使用的电力可以从多种一次能源获得，不仅可利用传统燃煤火力发电，更能利用核能、光能、水力、风力等新能源发电，从而有利于集中处理并降低火电的污染问题。

2018年全球电动汽车的市场销售量突破了200万辆，而中国电动汽车品牌的销量再次占据领先地位，接近全球电动汽车总销售量的一半，其中前十大品牌厂家的销售量就超过了80万辆。依据中国汽车动力联盟公布的数据，电动汽车配套的锂动力电池比例为：三元电池占比六成，磷酸铁锂电池占比四成。

虽然电动汽车能够解决尾气排放问题，但在电动车的长时间使用过程中，随着动力电池的不断更换，会产生大量的废旧锂电池，若处理不当仍然会对环境造成较大污染。其中废旧锂电池正极材料的回收利用要做到“无害化、减量化、资源化”，首先通过硫酸（H₂SO₄）浸出、纯碱（Na₂CO₃）除铁、液碱（NaOH）除铝，再利用液碱皂化萃取、硫酸反萃回收镍、钴、锰等重金属，最后采用纯碱沉锂回收金属锂，在废旧锂电池正极材料的回收处理过程中要利用到大量的酸碱，同时产生大量的含重金属高盐废水，其处理难度较大。传统的方法是先利用重金属吸附床将废水中的重金属去除，然后再利用MVR工艺进行蒸发结晶，直接生产出元明粉（十水硫酸钠）；上述处理过程中，如果没有配套的下游生产对元明粉进行利用，元明粉的堆积也容易造成二次污染；同时，由于氢氧化钠价格高，每年采购酸碱的费用高昂，而硫酸钠价格又较低，回收的经济效益低。另外，专利申请号为201110233487.4的发明专利公开了一种废旧锂电池回收行业高盐废水的处理方法，通过反渗透处理废旧锂电池回收行业高盐废水，得到的净化水回收再利用，得到的浓水再利用太阳能、风能等自然能回收废水中的盐分，实现废水零排放。上述针对回收废旧锂电池正极材料废水的处理方法与专利，虽然回收了水与硫酸钠，达到了废水处理零排放的目的，但由于硫酸钠的价值较低，对废水处理运行费用的抵消较少，废水处理的整体效益不理想。

发明内容

本发明的目的旨在针对目前回收废旧锂电池正极材料废水零排放处理效益不理想的问题，提出一种回收废旧锂电池正极材料废水资源化处理装置及方法，将回收废旧锂电池正极材料废水进行预处理、超高压反渗透浓缩，然后利用双极膜电渗析将Na₂SO₄分解为稀NaOH和H₂SO₄，再分别利用液碱蒸发器与石墨酸蒸发器对稀NaOH和H₂SO₄进行浓缩回用，从而节约大量的酸碱采购费用，提高回收废旧锂电池正极材料废水资源化处理的经济效益。

本发明的技术解决方案：回收废旧锂电池正极材料废水资源化处理装置，其结构包括调节池、提升泵、反应池、浓缩池、管式微滤循环泵、管式微滤装置、污泥池、污泥泵、污泥脱水装置、加药装置、中间水池、增压泵、超高压反渗透系统、超高压反渗透产水池、外送水泵、酸系统循环池、酸系统循环泵、酸室、盐系统循环池、盐系统循环池泵、双极膜电渗析/盐室、碱系统循环池、碱系统循环泵、碱室、石磨硫酸3效蒸发器、液碱3效蒸发器；