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废旧磷酸铁锂湿法回收碳酸锂工艺流程详解--1

 

1、回收产品

2、原辅料消耗

3、工艺流程图

4、工艺流程说明

1)打浆工序

(1)将磷酸铁锂正负极粉、套用沉锂工序的磷酸锂与水按照一定比例,进行打浆待用,磷酸铁锂正负极粉和磷酸锂通过人工袋装加入浆化槽,水通过泵流量计计量打入。按照磷酸铁锂正负极粉、磷酸锂与水1:4~1:6比例打浆,反应时间2~4h,溶解过程为常压,温度控制在80度左右,pH控制在8~9左右,热源为园区蒸汽。打浆过程中产生的颗粒物经过集气罩收集、水喷淋装置吸收后通过排气筒高空排放,排气筒高度为22m,内径为0.8m。

(2)本工序用水主要为磷铁粉洗涤回用水、固液分离回用水、硫酸钠蒸发结晶冷凝水、氯化钠蒸发结晶冷凝水、过滤板框清洗废水、纯水站纯水和打浆、浸出、除铜和除氟磷工段水喷淋装置废水。磷铁粉洗涤回用水主要含有微量的磷酸铁和石墨,石墨为原料中组分,磷酸铁为下一步工序产生的一般固废;固液分离回用水含有微量的碳酸锂,碳酸锂为目标产品;硫酸钠蒸发结晶冷凝水和氯化钠蒸发结晶冷凝水中溶解性总固体在200ppm以下,可以满足工艺对水质的要求;过滤板框清洗废水含有微量的磷酸铁和石墨,石墨为原料中组分,磷酸铁为下一步工序产生的一般固废;打浆、浸出、除铜和除氟磷工段水喷淋装置废水主要含有磷酸铁锂粉和硫酸钙,磷酸铁锂粉和硫酸钙均为工艺需加入原料;综上,上述水的回用会进一步提高水资源利用率,提高原料利用率,提高产品和固废产率且不会影响反应的进行,不会产生新的污染物。

(3)产污环节:打浆工序投料废气(G1),主要为颗粒物,经集气罩收集后经水喷淋装置处理后经1根高22m,内径0.8m的排气筒(DA007)高空排放;打浆过程产生的废包装袋(S1)作为一般固废外售处置。

2)浸出工序

(1)工艺原理:
4LiFePO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 + 6H 2 O → 2Li 2 SO 4 + 4 FePO 4 ·2H 2 O↓
2H 2 O 2 →2H 2 O+O 2
Cu 3 (PO 4 ) 2 +3H 2 SO 4 →3CuSO 4 +2H 3 PO 4
2AlPO 4 +3H 2 SO 4 →Al 2 (SO 4 ) 3 +2H 3 PO 4

(2)来自打浆工序的磷酸铁锂正负极粉溶液通过流量计准确计量用泵打至浸出槽,在搅拌下浸出槽中缓慢加入27.5%双氧水(滴加双氧水是为了提高氧化效率)、98%硫酸和氧气,反应过程为微负压,温度控制在80度左右,pH控制在2~3左右,反应时间为6-7h,热源为园区蒸汽。98%硫酸经酸泵由储罐泵入硫酸计量槽,经流量计计量加入。27.5%双氧水经泵由储罐泵入双氧水计量槽,经流量计计量加入。氧气由液氧储罐中液氧经汽化器汽化后计量加入。反应过程中产生的硫酸雾、磷酸雾、水蒸气和氧气经水喷淋装置吸收后通过排气筒高空排放,排气筒高度为22m,内径为0.8m。

(3)反应完成后的浸出液中含有磷铁粉(主要为二水磷酸铁和石墨碳)等不溶于水的物质,浸出液泵送至浸出压滤机,经浸出压滤机过滤除去溶液中的磷铁粉(主要为二水磷酸铁和石墨碳),过滤出的磷铁粉利用硫酸钠蒸发结晶冷凝水进行洗涤,磷铁粉经过5次梯度洗涤后,确保洗水pH在6-9范围内后,停止洗涤。洗涤后的磷铁粉作为一般固废外售,磷铁粉洗涤废水直接套用于下一批次打浆工序。浸出后液利用凉水塔的冷却循环水控制温度至40-60度后进入浸出后液储槽暂存后泵入净化工序。压滤机根据使用情况定期更换滤布,卸板框前用水进行清洗,每次清洗用水为纯水,过滤板框清洗废水直接套用于下一批次打浆工序。磷铁粉洗涤水为硫酸钠蒸发结晶冷凝水,硫酸钠蒸发结晶冷凝水中溶解性总固体在200ppm以下,可以满足工艺对水质的要求。回用不会影响反应的进行,不会产生新的污染物。

3)产污环节:浸出工序浸出废气(G2),主要为硫酸雾、磷酸雾,经水喷淋装置吸收后经1根高22m,内径0.8m的排气筒(DA007)高空排放;磷铁粉洗涤废水(W1),主要污染物为pH、铁、总磷、悬浮物,直接套用于下一批次打浆工序;过滤板框清洗废水(W2),主要污染物为pH、铁、总磷、悬浮物,直接套用于下一批次打浆工序;过滤过程中产生废滤布(S2),属于危险废物,厂区危废暂存间暂存后委托资质单位处置;浸出过程产生的磷铁粉(S16)作为一般固废外售处置。

4)净化工序:浸出后液常含有Cu 2+ 、Fe 2+ 、Fe 3+ 、Al 3+ 、F - 、PO 4 3- 等杂质,因此需要净化去除各种杂质,才能获得高品质的碳酸锂产品。净化工序主要分为除铜、除氟磷、除铁、深度除铁铝四个工段。

①除铜工段

*工艺原理:CuSO 4 +Fe→Cu↓+FeSO 4

*将铁粉与水按照一定比例,进行打浆待用,铁粉通过人工袋装加入溶铁槽,水通过泵流量计计量打入。按照铁粉与水1:3~1:5比例打浆,在5分钟内加入溶铁槽,溶解过程为常压、常温。打浆过程中产生的颗粒物经集气罩收集和水喷淋装置吸收后通过排气筒高空排放,排气筒高度为22m,内径为0.8m。


发布时间:2024/9/19 8:24:19 查看:10次

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