
(4)过程产物节点主要为:热解后粉料风选环集、转运、筛分产生的G2分选粉尘,污染物主要为颗粒物。固体废物主要为铜箔、铝箔、钢壳,为一般工业固体废物,收集后暂存于场内,外售资源化利用。
5、碳酸锂生产热解分选后的极粉进入碳酸锂生产线进行净化提取,极粉的主要成分及杂质主要为:磷酸铁锂、铜、铝、氟化锂、石墨粉以及少量铁等。
1)工艺流程叙述如下。
(1)碱洗热解输出极粉加入碱洗渣清洗水在2#、3#车间内设的浆化槽直接混合浆化,浆化后的物料固液比约1:3,通过管道泵送至4#循环利用车间碱洗槽,进行碱洗生产工序。
(2)磷酸铁锂电池粉中含有极少量的铝,在碱洗槽中通入液碱(32%),通过与氢氧化钠的反应,让含铝的物质生成四羟基合铝酸钠铝酸钠,从而进入溶液中达成去除极粉中铝的目的。
(3)然后通过离心泵送至压滤机进行过滤,达到除铝的目的。32%的NaOH溶液通过高位槽自流进入碱洗槽,控制溶液反应终点pH约8~9,反应时间3~ 5h,反应完毕通过压滤泵送至压滤机进行固液分离,碱洗液送污水处理,碱洗液主要含有偏铝酸钠,滤渣为LiFePO4、LiF、铜铁粉、碳粉等的混合物,滤渣经两次压滤机机上逆流洗涤,碱洗液部分回用于碱洗工序,部分送污水处理站处理;碱洗渣清洗水部分送至2#、3#车间拆解工序极粉浆化工序,其余碱洗渣清洗水送污水处理站处理。
(4)滤渣经纯水浆化通过泵送入酸浸工序。
2)该工序主要反应方程式如下:2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑Al2O3+ 2NaOH +3H2O = 2Na[Al(OH)4]过程产污节点主要为:W1-1碱洗液、W1-2清洗水,主要污染物为pH(呈碱性)、铝、氢气。②酸性浸出前步骤产生的碱洗渣料中成分主要为LiFePO4、LiF、铜铁粉、碳粉。经碱洗后的滤渣经两次洗涤送入浆化槽,控制液固比约3:1投加酸浸渣清洗水进行浆化输送至一次浸出槽;一次浸出槽加入浓硫酸(98%)、双氧水比例约为1:1.1,硫酸及双氧水通过高位槽自流进入一次浸出槽,反应时间2h,控制反应温度在55℃(使用电加热)。
3)反应过程中硫酸与磷酸铁锂发生反应生成硫酸锂,硫酸锂易溶于水,同时过氧化氢在酸性条件下将磷酸铁锂中的二价铁氧化为三价铁。破碎过程混入少量的铜,在此过程中通过三价铁离子在酸性条件下的氧化作用将铜转化为铜离子。
(1)本过程中,溶液中的三价铁与磷酸根结合生成磷酸铁沉淀,碳粉无法反应残留在渣中,反应完成后的料浆通过压滤泵泵送至压滤机进行固液分离,分离得到一次浸出液和一次浸出渣。
(2)同时,六氟磷酸锂热解过程中产生的氟化锂由于不挥发,留在热解后的极粉中,在两次浸出的过程中会被浸出生成硫酸锂和氟化氢,氟化氢与硫酸雾经收集后通过碱性喷淋塔处理达标后外排。
(3)一次浸出渣经两次压滤机机上洗涤,洗水返回送至2#、3#车间拆解工序极粉浆化工序,一次浸出液通过离心泵送至二次浸出槽,一次浸出酸浓度比较高,需要将锂浸出的比较彻底,所以一次浸出时需要加入过量的酸,二次加入铁锂粉中和剩余的酸,同时对铁锂粉进行浸出。二段浸出的目的主要为富集溶液中的锂离子。
(4)二次浸出中人工计量加入极粉及黑粉并补充双氧水提供氧化环境进行二次浸出,消耗一次浸出的硫酸,控制反应时间和反应温度,并控制pH为4~4.5为反应终点,反应完成后料浆通过泵送至压滤机进行固液分离,二次浸出渣经三次洗涤,洗水返回酸浸工序浆化槽,进行碱洗后磷酸铁锂粉的浆化操作。
(5)浸出渣主要为石墨、磷酸铁,滤出后作为产品外售,滤渣不进行烘干。
4)该工序主要反应方程式如下:2LiFePO4+H2SO4+H2O2→Li2SO4+2FePO4+2H2OCu+2Fe3++3H2SO4→CuSO4+2FeSO4 +6H+2Fe2++2H++H2O2→2Fe3++2H2O2LiF+H2SO4→Li2SO4+2HF↑
5)该工序主要产污环节为:酸浸产生的G3浸出酸雾,污染物因子为硫酸雾、氟化氢,酸浸在密闭设备内进行,酸雾密闭收集后经碱喷淋处理后达标排放;S2-11浸出渣,主要成分为碳粉、磷酸铁,由于多次洗涤呈中性,收集后外售资源化利用。
6)净化本步骤主要进行二次浸出液的净化,二次浸出液中主要成分为硫酸锂、硫酸铜、硫酸铁、氟化氢等。本步骤的目的是用氢氧化钠与氟化氢结合产生氟离子后,利用硫酸铝去除二次浸出液中的氟,以及利用氢氧化钠的氢氧根离子调节溶液中的pH至8~9,去除本步骤混入的硫酸铝以及酸性浸出工序产生的铁离子、铜离子。

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