一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，本发明专利技术可以有效的回收硫酸氨及一洗水中的磷酸铁，同时制得大颗粒硫酸钙，经过煅烧后可以生产建筑石膏粉为产品，并且得到纯度为

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺


[0001]本专利技术涉及一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，属于废水处理

。

技术介绍

[0002]近年来，新能源汽车行业快速发展，磷酸铁锂电池大规模应用于新能源汽车领域
。
磷酸铁锂生产工艺包括固相法和液相法，其中固相合成法中的碳热还原法被广泛应用
。
生产采用水溶性磷酸一铵和硫酸亚铁反应生产磷酸铁，再利用磷酸铁
、
碳酸锂和有机碳源经过混合粗磨
、
细磨
、
喷雾干燥
、
烧结
、
粉碎等工艺而得到磷酸铁锂
。
磷酸铁锂生产废水水量较大，主要含有较高浓度的氨氮
、
硫酸盐
、
硬度离子
。
废水有机物含量较低，大部分为无机离子
。
[0003]传统磷酸铁锂废水处理工艺仅回收废水中的部分组份，如回收硫酸盐制备硫酸钙，回收氨氮制备铵盐或氨水，该种方法制备得到的硫酸钙基本只能作为固废处理，所以难以将水完全资源化利用
。
或者将废水经简单预处理后进行蒸发结晶，获取硫酸铵，但是处理投资及运行成本较高，不符合节能环保与循环经济的发展方向
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种新能源行业磷酸铁锂生产含硫废水处理制备高品质硫酸钙和氨水的工艺，打破了传统废水采用蒸发结晶制硫酸氨的处理模式，解决了传统处理模式中高能耗的问题
。
同时本专利技术提供的解决方法避免了前端水处理时中和沉降及增加反渗透膜的成本，该专利技术通过副产硫酸钙的方式，避免了传统处理方法的高成本，同时又保证了副产硫酸钙及氨水的品质
。
本方法中，通过首先采用超滤膜对于生产废水中的小粒径的无机物材质进行去除，同时去除残留的磷酸铁锂，提高了在硫酸钙沉淀结晶过程中的其他无机物的影响；并通过在中和沉淀的过程中加入硫酸钙晶种，使得获得的硫酸钙能够实现具有较好的形貌，并且能够用于建筑材料
。
[0005]一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，包括如下步骤：
[0006]步骤1，采用超滤膜对于磷酸铁锂生产中产生的硫酸氨母液以及一洗水进行过滤，去除磷酸铁，获得超滤膜清液；
[0007]步骤2，对超滤膜清液采用反渗透膜进行浓缩；
[0008]步骤3，在得到的反渗透膜浓缩液中加入氢氧化钙和结晶促进剂，使体系
pH
达到
10
‑
12
，对获得的第一沉淀进行固液分离，获得硫酸钙晶种以及氨水；
[0009]步骤4，将硫酸钙晶种加入至超滤膜清液中，并继续加入氢氧化钙，调节
pH
至3‑5，进行沉淀反应并进行固液分离，获得酸性硫酸钙固体以及反应液；
[0010]步骤5，将步骤4中获得的反应液中继续加入氢氧化钙，调节
pH
至6‑8，进行沉淀反应并进行固液分离，获得中性硫酸钙以及氨水
。
[0011]所述的步骤1中，超滤膜采用陶瓷膜，孔径4‑
10nm。
[0012]所述的步骤1中，超滤膜在进行过滤前，还通过预过滤器去除较大的悬浮物颗粒，
所述的预过滤器是孔径
50
‑
500nm
的陶瓷膜
。
[0013]所述的步骤2中，反渗透膜进行浓缩过程中的浓缩倍数是2‑
10
倍
。
[0014]所述的氨水的浓度是
20
‑
30
％
。
[0015]还包括：对步骤5中的中性硫酸钙和
/
或步骤4中的酸性硫酸钙进行水洗后烘干，用于建筑材料
。
[0016]结晶促进剂是由硫酸钙
、
硫酸钠和柠檬酸钠按照重量比3‑
5:1
‑
2:0.5
‑
0.8
混合而成
。
[0017]所述的固液分离采用离心分离
、
板框过滤或者膜分离中的一种
。
[0018]一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放装置，包括：
[0019]超滤膜，用于对磷酸铁锂含硫废水进行过滤处理，去除磷酸铁锂；
[0020]反渗透膜，连接于超滤膜的渗透侧，用于对超滤膜清液进行浓缩；
[0021]第一沉淀反应器，连接于反渗透膜的浓缩侧，用于对浓液进行沉淀反应，使生成硫酸钙；
[0022]第一固液分离装置，连接于第一沉淀反应器，用于对生成的硫酸钙进行洗涤和分离，获得硫酸钙晶种；
[0023]第二沉淀反应器，连接于反渗透膜的浓缩侧，用于对浓液进行沉淀反应，使生成硫酸钙；
[0024]第二固液分离装置，连接于第二沉淀反应器，用于对生成的硫酸钙进行洗涤和分离，获得酸性硫酸钙；
[0025]第三沉淀反应器，连接于反渗透膜的浓缩侧，用于对浓液进行沉淀反应，使生成硫酸钙；并且，第三沉淀反应器连接于第二固液分离装置的清液侧；
[0026]第三固液分离装置，连接于第三沉淀反应器，用于对生成的硫酸钙进行洗涤和分离，获得中性硫酸钙
。
[0027]还包括：第一投加罐和结晶促进剂投加罐，连接于第一沉淀反应器，分别用于向第一沉淀反应器中加入氢氧化钙和结晶促进剂
。
[0028]还包括：第二投加罐和晶种投加罐，连接于第二沉淀反应器，分别用于向第二沉淀反应器中加入氢氧化钙和第一固液分离装置中得到的晶种
。
[0029]还包括：预过滤器，位于超滤膜的进料口的上游侧，用于对废水中的大悬浮颗粒进行过滤去除
。
[0030]还包括：第三投加罐，连接于第三沉淀反应器，用于向第三沉淀反应器中加入氢氧化钙
。
[0031]所述的超滤膜为孔径4‑
10nm
的陶瓷膜
。
[0032]所述的预过滤器是孔径
50
‑
500nm
的陶瓷膜或者板框压滤机
。
[0033]所述的第一固液分离装置
、
第二固液分离装置和第三固液分离装置是离心分离机
、
板框过滤机或者膜过滤器中的任意一种
。
[0034]有益效果
[0035]本专利技术提供了一种新能源含硫废水零排放的工艺
。
主要采用超滤膜对水进行过滤，将磷酸铁锂进行回收后，可以实现通过后续的浓缩
、
分步沉淀的方式回收得到晶种
、
酸性
/
中性硫酸钙产品，实现废水的零排放和资源化利用
。
[0036]本方法中采用反渗透膜对废水进行浓缩，将浓缩得到的母液加入氢氧化钙及结晶剂制备大颗粒二水硫酸钙，将制得的石膏做建筑石膏粉，解决了现有的直接在磷酸铁锂含硫废水中加入钙沉淀剂无法得到可以回用的石膏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采用超滤膜对于磷酸铁锂生产中产生的硫酸氨母液以及一洗水进行过滤，去除磷酸铁，获得超滤膜清液；步骤2，对超滤膜清液采用反渗透膜进行浓缩；步骤3，在得到的反渗透膜浓缩液中加入氢氧化钙和结晶促进剂，使体系
pH
达到
10
‑
12
，对获得的第一沉淀进行固液分离，获得硫酸钙晶种以及氨水；步骤4，将硫酸钙晶种加入至超滤膜清液中，并继续加入氢氧化钙，调节
pH
至3‑5，进行沉淀反应并进行固液分离，获得酸性硫酸钙固体以及反应液；步骤5，将步骤4中获得的反应液中继续加入氢氧化钙，调节
pH
至6‑8，进行沉淀反应并进行固液分离，获得中性硫酸钙以及氨水
。2.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，所述的步骤1中，超滤膜采用陶瓷膜，孔径4‑
10nm。3.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，所述的步骤1中，超滤膜在进行过滤前，还通过预过滤器去除较大的悬浮物颗粒，所述的预过滤器是孔径
50
‑
500nm
的陶瓷膜
。4.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，所述的步骤2中，反渗透膜进行浓缩过程中的浓缩倍数是2‑
10
倍
。5.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，所述的氨水的浓度是
20
‑
30
％
。6.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，还包括：对步骤5中的中性硫酸钙和
/
或步骤4中的酸性硫酸钙进行水洗后烘干，用于建筑材料
。7.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，结晶促进剂是由硫酸钙
、
硫酸钠和柠檬酸钠按照重量比3‑
5:1
‑
2:0.5
‑
0.8
混合而成
。8.
根据权利要求1所述的磷酸铁锂生产含硫废水零排放工艺，其特征在于，所述的固液分离采用离心分离
、
板框过滤或者膜分离中的一种
。9.
一种磷酸铁锂生产含硫废水零排放装置，其特征在于，包括：超滤膜
(1)
，用于对磷酸铁锂含硫废水进行过滤处理，去除磷酸铁锂；反渗透膜
(2)
，连接于超滤膜
(1)
的渗透侧，用于对超滤膜清液进行浓缩；第一沉淀反应器

【专利技术属性】
技术研发人员：秦佳檬，丁邦超，李新慧，周添明，韩子维，彭文博，党建兵，
申请(专利权)人：南京同畅新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：