【工艺篇】磷酸铁锂黑粉回收磷酸铁和碳酸锂工艺流程说明

科技   2024-11-01 08:54   云南  

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磷酸铁锂黑粉回收磷酸铁和碳酸锂工艺


产品碳酸锂,副产磷酸铁、硫酸钠

原料为来自于做电池过程中报废了的正极片经过加工除杂(除去铜、铝、树脂和 VOC 等)后分离的磷酸铁锂粉料,不再进行加工除杂;禁止使用混合极片粉和三元锂电池材料粉。根据化验单主要组分见表。经折算磷酸铁锂占比约 95%,镍、钴、锰等其它含量均低于 0.05%

工艺流程

1)浸出

在碳酸锂车间内投料浆化槽密闭微负压投加磷酸铁锂粉料(磷酸铁锂含量 95%),产生含尘废气,采用回用水打浆,后密闭泵入浸出反应槽。浸出反应槽(因硫酸与双氧水反应放热,操作温度约 80,常压)中密闭管道泵入浓硫酸(过量),产生含硫酸雾废气。双氧水加回用冷凝水配制成 8%,后泵入浸出反应槽。含尘和硫酸雾废气G1 统一密闭收集后进入碱液吸收塔。
浸出反应槽发生如下化学反应:
2)压滤、水洗
浸出反应槽反应完全后泵入压滤机进行压滤,固液分离得到的滤渣为磷酸铁渣,经回用冷凝水水洗后作为副产磷酸铁,水洗废水 W1 进入水处理段。固液分离后的滤液部分上清液返回用于浸出,剩余部分进入除磷反应槽。产生含硫酸雾废气 G2 密闭收集后进入碱液吸收塔。
3)除磷
硫酸锂滤液密闭泵入除磷反应槽(操作温度约 80,常压),密闭泵入液碱将 pH1.5 调至 3.5-4.5,并密闭投加硫酸铁。后续二次沉锂压滤产生的磷酸锂回用至除磷。
除磷反应槽中发生如下化学反应:
4)压滤
除磷反应槽反应完全后泵入压滤机进行压滤,固液分离得到的滤渣为磷酸铁渣,其中含有部分硫酸锂,回用至浸出。固液分离后的除磷滤液进入除杂反应槽。
5)除杂
除磷滤液密闭泵入除杂反应槽(操作温度约 80,常压),密闭泵入液碱。除杂反应槽中发生如下化学反应:
6)压滤、过滤
除杂液密闭泵入压滤机进行压滤,后液经袋式过滤及微孔过滤后进入硫酸锂精滤后液槽,产生的滤渣为铁氢氧化物,其中含有部分硫酸锂,回用至浸出。
7)沉锂
除杂滤液密闭泵入沉锂反应槽(使用蒸汽间接加热,操作温度约 80,常压)。纯碱通过回用碳酸锂洗水配制纯碱溶液,后密闭泵入至沉锂反应槽。蒸汽冷凝水 W3进入水处理段。
沉锂反应槽中发生如下化学反应:
Li2SO4+Na2CO3→Li2CO3+Na2SO4
8)压滤、水洗、离心、过滤
沉锂反应槽充分反应后泵入压滤机压滤,滤饼洗涤后制浆,泵入离心机再离心洗涤后出料包装得到碳酸锂产品,碳酸锂洗水泵入纯碱配液槽配制纯碱溶液,压滤所得沉锂母液进入二次沉锂槽。滤渣含有部分碳酸锂,回用至浸出。
9)二次沉锂
利用磷酸锂溶解度较低的特性回收锂。沉锂母液密闭泵入二次沉锂反应槽(使用蒸汽间接加热,操作温度约 80,常压)。加入一定量磷酸三钠。蒸汽冷凝水 W4 入水处理段
二次沉锂反应槽发生如下化学反应:

10)压滤

二次沉锂反应槽反应完全后泵入压滤机进行压滤,固液分离得到的滤渣为磷酸锂渣,回用至除磷。固液分离后的二次沉锂母液 W2 水处理。

11)水处理

水处理对象包括水洗水 、二次沉锂母液 、蒸汽冷凝水 、蒸汽冷凝水 和地面冲洗废水 ,加入硫酸,将其中的碳酸钠转化成硫酸钠。后根据情况投加硫酸铁除磷,除磷渣回用至浸出。后进行 MVR 浓缩结晶+离心甩干,副产硫酸钠,冷凝水回用,多余 MVR 冷凝废水 排放至城西污水处理厂

水处理主要产生如下化学反应:

Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CO2

12)碱液喷淋

浸出废气进入碱液吸收塔 1,净化(压滤等)废气进入碱液吸收塔 2,尾气分别通 排放。喷淋废水含磷酸铁锂,回用至浸出。

碱液喷淋产生如下化学反应:

2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O

其它:原料和产品包装物为吨袋,可重复使用,根据《固体废物鉴别标准 通则》GB 34330-2017),不作为固体废物。生活污水 W8 依托在建工程化粪池。和生活垃S1 垃圾桶收集,环卫部门清运。维修废机油 S2 暂存于危险废物暂存间,送有资质单位处理。

反应平衡

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