三元電池
背景介紹
? ? ? ?三元鋰電池是指使用鎳、鈷、錳三種過渡性金屬氧化物作為正極材料的鋰電池，因其具有相對安全性、高容量、循環壽命長、成本低廉等優勢，成為非常具研究前景和生產應用的產品。
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? ? ? ?三元鋰電池生產過程中廢水呈現排放不均勻、成分復雜、高鹽度、重金屬離子含量高、強酸堿性和可生化性差等特點，未有效處理的廢水排放后必將對人體健康和生態安全造成不利影響。同時，廢水中的三元材料、金屬箔、隔膜、石墨、鹽分等固體顆粒具備較大的回收利用價值。由于三元鋰電池生產排放的陽極廢水和陰極廢水性質差別較大，一般應分別收集和處理。傳統的整個生產園區綜合廢水處理的方式并不適合鋰電池廢水治理，應結合不同工序廢水的實際產生量、廢水的成分和性質，以生態環境保護和循環經濟利用的角度制定合理的處理方案。
廢水零排放工藝系統
預處理系統
鎳鈷錳三元陽極材料是當前很熱的三元鋰電池材料之一。三元鋰電綜合生產廢水可采用分類處理，減少進入后續蒸發結晶系統的水量，同時，通過前處理或預處理去除水中部分雜質以利于蒸發結晶系統的運行。對鎳鈷錳三元前驅體生產零排放的特殊前處理和預處理方式主要包括硫化物沉淀、磷酸銨鎂除氨、解絡合精餾等步驟。
①硫化物沉淀法是投加硫化鈉/硫化鉀，通過反應生成難溶的沉淀后被過濾分離而去除鋰電廢水中的重金屬離子的方法。
②磷酸銨鎂法是投加含Mg2+和PO43-的輔料，與水中NH4+反應，生成磷酸銨鎂沉淀，從而達到經濟有效去除高質量濃度氨氮的目的。氨氮去除之后，調節pH 值為10左右，鎳鈷錳金屬就會以其氫氧化物的形式解絡合沉淀出來直接回收利用，但相比其他后續采用蒸發結晶的工藝相比，要求氨氮質量濃度值必須小于10 mg/L，前期成本太高，若后續有高效MVR 除鹽工藝，則一般不采用解絡合精餾作為其前處理方式。通常也將脫氨系統單列，脫氨系統由脫氨塔、冷凝回流器、換熱器、pH 調節池以及洗氨塔等組成。
蒸發結晶系統
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? ? ? ?蒸發結晶系統是實現鋰電廢水零排放的重要環節，對是否能實現零排放及其效果有重要影響。蒸發結晶系統主要由蒸發室、蒸發器、預熱器、氣液分離器、冷凝水罐、結晶加熱器、結晶分離器、蒸汽壓縮機、二次壓縮機等組成，工藝主要包括多效蒸發技術、MVR 技術和閃蒸技術。其中，MVR 技術將二次蒸汽經壓縮機壓縮，提高了壓力和飽和溫度，直接將其作為熱源代替新鮮蒸汽，發揮循環利用的機制，同時無需進行冷卻處理，運行成本相對較低。
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? ? ? ?當廢水產量較少、可回收材料含量較高時，零排放技術的運營成本和回報相較于傳統鋰電池生產廢水的達標排放具有很強的優勢。一般而言，如果廢水濃度較低，可先進行膜處理，提濃后進入蒸發結晶系統，再進行尾水處理。廠區內過多的生活污水和質量濃度較低的陰陽極清洗廢水若全采用以蒸發為基礎的零排放工藝，則成本過高。在實際操作中常將經混凝沉淀后的鋰電清洗廢水與廠區生活污水混合后進生化處理系統，整體提高了廢水的可生化性，出水水質也能達標排放。
拆解回收工藝
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高溫煅燒回收工藝
? ? ? ?火法冶金工藝簡單，易于工業化，但仍存在電解液等有機物在高溫煅燒下會產生有害氣體，需要進行有害氣體處理等問題，具有能耗高、成本高的缺點。
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濕法回收工藝
? ? ? ?濕法冶金工藝是一種很成熟的工藝，該工藝既可以單獨使用也可與其他工藝聯合使用，具有低成本、設備要求不高等優勢，但也存在廢電池資源回收不完全、處理工藝流程較長等缺點。
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