廢舊鋰電池(chí)回收中(zhōng)硫酸鈉與硫酸鋰混合溶液(yè)的蒸發結晶工藝,核(hé)心在於利用二者溶解度隨溫度變化的差異實現高效分(fèn)離,結合節能技術提升回收率。以下是具體工藝流(liú)程及關鍵要點:
1. 預處理與雜(zá)質去除
pH調節與化(huà)學(xué)沉澱:通過加入酸/堿調節溶液pH至中性,配(pèi)合氫氧(yǎng)化物或硫化(huà)物沉澱劑去除鎳、鈷(gǔ)、錳等重金屬離子,減少後續結晶(jīng)幹擾。
混凝沉澱與離子交換:采用聚合氯化(huà)鋁、聚丙烯酰胺等混凝劑去除懸浮物及膠體物質;離子交換樹脂進一步去除鈣、鎂等結垢離子,保障蒸發係統穩(wěn)定運(yùn)行。
2. 冷卻結(jié)晶分離硫酸鈉
溫度控製:在-5℃至0℃低溫下進行冷(lěng)卻結(jié)晶,利用硫酸鈉“逆溶解度”特性(33℃以上溶解度(dù)隨溫度升高而降低)析出十水硫酸鈉(芒硝)。例如(rú),江西某項目采用OSLO冷(lěng)凍結晶器,在0℃下析出芒硝晶體(tǐ)。
固液分離與幹燥:結晶後(hòu)的(de)懸濁液經離心機分離,固體十水硫酸鈉在30-40℃真空幹燥5-6小時,得到工業(yè)級硫酸鈉(純度(dù)≥98.5%),母液則進入後續蒸發(fā)濃縮工段。
3. 蒸發濃縮與鋰富集
MVR蒸發技術應(yīng)用:采用機械蒸(zhēng)汽再壓縮(MVR)蒸發器,在40-50℃下對母液進行(háng)減壓蒸發濃縮(suō),濃縮倍率4-5倍,富鋰溶液部分回流至混合罐,部分進入(rù)鋰回收工段。MVR技術能(néng)耗低(較傳統蒸發(fā)節(jiē)省80%以上(shàng)能源(yuán))、蒸汽耗(hào)量低,且自動化運行,穩(wěn)定性高。
溫度與濃度控製:硫酸鋰(lǐ)溶解度隨溫度升高而增(zēng)加,蒸發過(guò)程中需精確控製溫度(dù)(如60-75℃)和蒸發(fā)速(sù)率,避免局部過飽和導致細晶生成。例如,湖南株洲項目采用“MVR蒸發(fā)器+離心機”工藝,實現硫酸鋰濃縮至25-30g/L,滿足後續沉鋰或生產氯化鋰/氫氧化(huà)鋰的需(xū)求。
4. 分步結晶與多級處(chù)理
分鹽工藝:針對(duì)混合鹽廢水,通過溫度梯度分步結(jié)晶。例如,先高(gāo)溫(100℃左右(yòu))蒸發使(shǐ)硫酸鈉優先(xiān)析出(chū),再降溫至60℃蒸發析出氯(lǜ)化鈉,實現(xiàn)硫酸鈉與氯(lǜ)化鈉的分離。
母液循環利用:通過部分富(fù)鋰母液回流至混合(hé)罐,提(tí)高鋰離子濃度,提升硫酸鈉回(huí)收率(可達70%以上),同時減少鋰損失。四(sì)川某項目采用“OSLO冷凍脫硝+MVR蒸發”兩(liǎng)段工藝,鋰損失率顯著降低,沉鋰產(chǎn)品純度更高。
5. 設備與材質選擇
蒸(zhēng)發器類型:強(qiáng)製循環蒸發器用於硫酸鈉高(gāo)溫結晶,防(fáng)止結垢(gòu);降膜蒸(zhēng)發器適用於氯化鈉低溫蒸(zhēng)發,提(tí)升傳熱(rè)效率。
材質耐(nài)腐蝕性:設備接觸部位采用2205雙相鋼或鈦材,抵抗高溫(wēn)高濃度溶液腐蝕,延長使用壽命。
6. 環保與經濟效(xiào)益
廢水零排放:通過MVR蒸發結晶實現鹽分回收,配合膜分離(反滲透/納濾)和高級氧化技(jì)術,處理後的水可回用於生產(chǎn),減少新鮮水消耗。
資源化利用:硫酸鈉可製成元明粉(無水硫(liú)酸鈉)外售,硫酸鋰(lǐ)則用(yòng)於電池材料生產,形成“資源-產品(pǐn)-再生資源”閉環,符合(hé)“雙碳”目標要求。
廢(fèi)舊鋰電池回收中(zhōng)硫酸鈉與硫酸鋰混(hún)合溶液的蒸發結晶工(gōng)藝,工藝通過溫度梯度控製、MVR節能技術、分步結晶及(jí)母液循環,實現了硫酸鈉與硫(liú)酸鋰的高效(xiào)分離和資源化回收,兼具(jù)環保效益與經濟(jì)價(jià)值,是廢舊鋰電池回收的關鍵技術之(zhī)一。實際應用中需根據具體溶液成(chéng)分、處理量及設備條(tiáo)件優(yōu)化參數,確保工藝穩定運行。