CN110589788A - 一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，包括：a.加入氨水调节磷酸铁合成工艺中产生废水的PH为7‑8，得到溶液；b.对溶液进行多次过滤，得到产物为不含悬浮物的滤液；c.将上述滤液泵入超高压反渗透装置中，反应后得到浓水A和淡水A；d.将浓水A导入MVR蒸发结晶装置中，经真空浓缩蒸发结晶得到硫酸铵、磷酸一铵混合物和蒸发冷凝水，将硫酸铵和磷酸一铵混合物离心分离，分别获得硫酸铵和磷酸一铵；e.将淡水A和上述蒸发冷凝水混合泵入一级反渗透装置，得到浓水B和淡水B；f.将浓水B泵入超高压反渗透装置中，将淡水B回收。有益效果：能够节省废水处理的成本。
Description
技术领域
本发明涉及无机材料领域，具体是涉及一种电池级磷酸铁的合成工艺过程中废水资源化利用的方法。
背景技术
磷酸铁是锂离子动力电池、电动工具电池、储能设备电池等电池正极材料的理想前躯体。随着新能源汽车的快速发展，市场对动力电池和储能设备电池的需求越来越大，因而对磷酸铁的需求也不断增大。然而在磷酸铁的生产过程中会产生大量的高浓度铵盐、磷酸盐及硫酸盐废水，此废水若处理不当会对周围环境造成严重的污染和生态破坏，会极大地制约企业的发展。
针对磷酸铁生产废水，一般的处理方法有沉淀法、生物处理法和膜处理法。沉淀法中一种是石灰处理法，即向废水中投入石灰，这种方法会产生大量硫酸钙和磷酸钙的混合污泥，无法分离回收，会造成严重的二次污染和资源的极大浪费。另一种方法是镁盐处理法，即向废水中投入氧化镁和氢氧化钠，生成磷酸铵镁，作为缓释肥。再对剩余的氨气进行蒸汽气提及硫酸吸收，生成硫铵，此方法工艺过程复杂，且要消耗大量镁盐，蒸汽消耗量大，废水处理成本高，废水很难达标排放。生物处理法是利用微生物对废水中的铵盐和磷酸盐分别进行硝化反硝化和好氧吸磷作用，从而达到脱氮除磷效果。但磷酸铁废水中硫酸根和少量金属离子会抑制生物的生长，故在采用微生物处理前需要对废水进行预处理，此外在后期处理时还需要补入合适的碳源，调节适宜的PH，从而增加了废水处理的成本，因此该类废水不适宜用生物法处理。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种电池级磷酸铁的合成工艺过程中废水资源化利用的方法，能够节省废水处理的成本。
为达到上述目的，本发明提供一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，包括：
a.加入氨水调节所述磷酸铁合成工艺中产生废水的PH为7-8，得到溶液；
b.对溶液进行多次过滤，得到产物为不含悬浮物的滤液；
c.将上述滤液泵入超高压反渗透装置中，反应后得到浓水A和淡水A；
d.将浓水A导入MVR蒸发结晶装置中，经真空浓缩蒸发结晶得到硫酸铵、磷酸一铵混合物和蒸发冷凝水，将所述硫酸铵和磷酸一铵混合物离心分离，分别获得硫酸铵和磷酸一铵；
e.将所述淡水A和上述蒸发冷凝水混合泵入一级反渗透装置，得到浓水B和淡水B；
f.将所述浓水B泵入所述超高压反渗透装置中，将所述淡水B回收。
与现有技术相比，本发明的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，对废水进行过滤、超滤、超高压反渗透处理，得到浓水和淡水，浓水经过真空浓缩蒸发结晶后离心可得到磷酸一铵、硫酸铵和蒸发冷凝水，得到的淡水和蒸发冷凝水混合进一步反渗透后再次产生的淡水回用于电池级磷酸铁生产系统中，而再次产生的浓水则重新泵入超高压反渗透装置中等待与新的不含悬浮物的滤液混合后反渗透，从而达到了资源回收和废水零排放的效果，其中，生产出硫酸铵和磷酸一铵产品的经济价值，可以弥补废水处理的费用，具有良好的环保效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法的流程图。
具体实施方式
本发明旨在解决现有技术中对电池级磷酸铁生产工艺中的合成工序与转化工序中产生的废水处理成本高和处理不彻底的问题中的至少一个。
如图1所示，在本发明的提供一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，包括：
a.加入氨水调节所述磷酸铁合成工艺中产生废水的PH为7-8，得到溶液；
b.对溶液进行多次过滤，得到产物为不含悬浮物的滤液；
c.将上述滤液泵入超高压反渗透装置中，反应后得到浓水A和淡水A；
d.将浓水A导入MVR蒸发结晶装置中，经真空浓缩蒸发结晶得到硫酸铵、磷酸一铵混合物和蒸发冷凝水，将所述硫酸铵和磷酸一铵混合物离心分离，分别获得硫酸铵和磷酸一铵；
e.将所述淡水A和上述蒸发冷凝水混合泵入一级反渗透装置，得到浓水B和淡水B；
f.将所述浓水B泵入所述超高压反渗透装置中，将所述淡水B回收。
为保证a步骤中的溶液能达到超高压反渗透(UPHRO)的进水要求，故需要去除溶液中的悬浮物，进而需要将溶液多次过滤：
将溶液泵入板框过滤器中过滤，除去溶液中的悬浮物，得到一级固渣和一级滤液；
将所述一级滤液泵入锰砂过滤器中，进一步除去溶液中悬浮物，得到二级滤液；
将所述二级滤液泵入超滤装置中，除去所述二级滤液中残留的悬浮物，得到所述b步骤中不含悬浮物的滤液。
其中，为降低废水在处理时的成本，还包括对所述一级固渣在110℃进行烘干加热，烘干中产生的废气通过水吸收得到稀氨水，所述稀氨水可回用至所述步骤a调节废水PH,烘干后的所述一级固渣用作氮磷复合肥。
其中，所述步骤d中浓水A在40-42℃经真空浓缩蒸发结晶分离出硫酸铵，在25-28℃经真空浓缩蒸发结晶分离出磷酸一铵。
其中，所述淡水B回收后用于电池级磷酸铁合成工艺中。
对废水进行过滤、超滤、超高压反渗透处理，得到浓水和淡水，浓水经过真空浓缩蒸发结晶后离心可得到磷酸一铵、硫酸铵和蒸发冷凝水，得到的淡水和蒸发冷凝水混合进一步反渗透后再次产生的淡水回用于电池级磷酸铁生产系统中，而再次产生的浓水则重新泵入超高压反渗透装置中等待与新的不含悬浮物的滤液混合后反渗透，反渗透后的产物继续执行本方案的余下工艺，从而达到了资源回收和废水零排放的效果，其中，生产出硫酸铵和磷酸一铵产品的经济价值，可以弥补废水处理的费用，具有良好的环保效益和经济效益。
在实际操作时：
实施例1：
将电池级磷酸铁合成工艺中合成工序与转化工序的滤液混合后，边搅拌边加入氨水中和，将溶液的PH调节到7。然后将混合后的溶液泵入板框过滤器过滤，得到固体渣和含高浓度铵盐及磷酸盐的硫酸盐溶液。
将上述含高浓度铵盐及磷酸盐的硫酸盐溶液泵入到锰砂过滤器进一步过滤，使滤液中的悬浮颗粒和铁离子含量进一步降低，使得SS≤5ppm，Fe≤0.1ppm。通过锰砂过滤器的滤液，再通过泵被导入到超滤装置中，使滤液的指标达到超高压反渗透(UPHRO)的进水要求。超滤出来的水经过超高压反渗透(UPHRO)，将废液初期浓度的4％左右，浓缩到15％左右，然后通过MVR蒸发结晶装置，于40-42℃先结晶分离出硫酸铵，然后于25-28℃后结晶分离出磷酸一铵，离心分离后，分别得到硫酸铵和磷酸一铵产品。高压反渗透(UPHRO)产生的淡水以及MVR蒸发结晶产生的蒸发冷凝水一起在经过一级反渗透(RO1)，产生的浓水再返回到高压反渗透(UPHRO)装置，产生的淡水则回用于电池级磷酸铁的生产中，收集的固体渣可以通过在110℃条件下进行烘干加热，烘干废气通过水吸收得到稀氨水，最终固体渣可以用作氮磷复合肥。整个工艺过程实现了原料的资源化利用，废水的资源化处理，实现废水零排放，其中，氮磷复合肥、硫酸铵和磷酸一铵产品具有一定的经济效益，可降低废水的处理成本。
实施例2：
将电池级磷酸铁合成工艺中合成工序与转化工序的滤液混合后，边搅拌边加入氨水中和，将溶液的PH调节到7.5。然后将混合液泵入板框过滤器中过滤，得到固体渣和含高浓度铵盐及磷酸盐的硫酸盐溶液。
将上述溶液泵入到锰砂过滤器进一步过滤，使滤液中的悬浮颗粒和铁离子含量进一步降低，使得SS≤5ppm，Fe≤0.1ppm。通过锰砂过滤器的滤液，再通过泵被导入到超滤装置中，使滤液的指标达到超高压反渗透(UPHRO)的进水要求。超滤出来的水经过超高压反渗透(UPHRO)，将废液初期浓度的4％左右，浓缩到15％左右，然后通过MVR蒸发结晶装置，于40-42℃先结晶分离出硫酸铵，然后于25-28℃后结晶分离出磷酸一铵，最后经过干燥、包装分别得到硫酸铵和磷酸一铵产品。高压反渗透(UPHRO)产生的淡水以及MVR蒸发结晶产生的蒸发冷凝水一起在经过一级反渗透(RO1)，产生的浓水再返回到高压反渗透(UPHRO)装置，产生的淡水则回用于电池级磷酸铁的生产中。收集的固体渣可以通过在110℃条件下进行烘干加热，烘干废气通过水吸收得到稀氨水，最终固体渣可以用作氮磷复合肥。整个工艺过程实现了原料的资源化利用，废液的资源化处理，实现污水零排放。
实施例3：
将电池级磷酸铁合成工艺中合成工序与转化工序的滤液混合后，边搅拌边加入氨水中和，将溶液的PH调节到8。然后将混合液泵入板框过滤器中过滤，得到固体渣和含高浓度铵盐及磷酸盐的硫酸盐溶液。
将上述溶液泵入到锰砂过滤器进一步过滤，使滤液中的悬浮颗粒和铁离子含量进一步降低，使得SS≤5ppm，Fe≤0.1ppm。通过锰砂过滤器的滤液，再通过泵被导入到超滤装置中，使滤液的指标达到超高压反渗透(UPHRO)的进水要求。超滤出来的水经过超高压反渗透(UPHRO)，将废液初期浓度的4％左右，浓缩到15％左右，然后通过MVR蒸发结晶装置，于40-42℃先结晶分离出硫酸铵，然后于25-28℃后结晶分离出磷酸一铵，最后经过干燥、包装分别得到硫酸铵和磷酸一铵产品。高压反渗透(UPHRO)产生的淡水以及MVR蒸发结晶产生的蒸发冷凝水一起在经过一级反渗透(RO1)，产生的浓水再返回到高压反渗透(UPHRO)装置，产生的淡水则回用于产生的淡水则回用于电池级磷酸铁的生产中。收集的固体渣可以通过在110℃条件下进行烘干加热，烘干废气通过水吸收得到稀氨水，最终固体渣可以用作氮磷复合肥。整个工艺过程实现了原料的资源化利用，废液的资源化处理，实现污水零排放。
经上述3个实施例可以得到对电池级磷酸铁合成工艺中合成工序与转化工序的滤液添加氨水时，只需要将PH控制在7-8即可，PH在此范围内均能完成整个工艺，得到一样有益效果。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，其特征在于，包括：
a.加入氨水调节所述电池级磷酸铁合成工艺中产生废水的PH为7-8，得到溶液；
b.对溶液进行多次过滤，得到产物为不含悬浮物的滤液；
c.将上述滤液泵入超高压反渗透装置中，反应后得到浓水A和淡水A；
d.将浓水A导入MVR蒸发结晶装置中，经真空浓缩蒸发结晶得到硫酸铵、磷酸一铵混合物和蒸发冷凝水，将所述硫酸铵和磷酸一铵混合物离心分离，分别获得硫酸铵和磷酸一铵；
e.将所述淡水A和上述蒸发冷凝水混合泵入一级反渗透装置，得到浓水B和淡水B；
f.将所述浓水B泵入所述超高压反渗透装置中，将所述淡水B回收。
2.根据权利要求1所述的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，其特征在于，所述步骤b中多次过滤包括：
将溶液A泵入板框过滤器中过滤，除去溶液A中的悬浮物，得到一级固渣和一级滤液；
将所述一级滤液泵入锰砂过滤器中，进一步除去溶液中悬浮物，得到二级滤液；
将所述二级滤液泵入超滤装置中，除去所述二级滤液中残留的悬浮物，得到所述b步骤中不含悬浮物的滤液。
3.根据权利要求2所述的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，其特征在于，还包括对所述一级固渣在110℃进行烘干加热，烘干中产生的废气通过水吸收得到稀氨水，所述稀氨水可回用至所述步骤a调节废水PH,烘干后的所述一级固渣用作氮磷复合肥。
4.根据权利要求1所述的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，其特征在于，所述步骤d中浓水A在40-42℃经真空浓缩蒸发结晶分离出硫酸铵，在25-28℃经真空浓缩蒸发结晶分离出磷酸一铵。
5.根据权利要求1所述的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，其特征在于，所述淡水B回收后用于电池级磷酸铁合成工艺中。
6.根据权利要求1所述的一种电池级磷酸铁合成工艺过程中废水资源化利用的方法，其特征在于，所述步骤a中的废水为电池级磷酸铁合成工艺中合成工序与转化工序的滤液混合物。
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