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莱特莱德锂电池三元前驱体废水资源化技术,回收镍钴锰、硫酸钠、水资源

2026-07-03

  三元前驱体是制备锂离子电池三元正极材料的关键原料,主要由镍、钴、锰(或铝)的氢氧化物通过共沉淀法合成,该过程会产生大量成分复杂的废水,高盐、高氨氮,低浓度重金属回收困难,处理难度高。

  莱特莱德三元前驱体废水资源化技术路线,回收副产物从而降低整体处理成本,积极推动行业从“治污”转向“价值”。

  镍、钴、锰资源化回收:能够有效回收废水中的镍、钴、锰,将其返回前驱体生产工序。

  蒸汽冷凝水回用:实现高氨氮废水的蒸汽冷凝水回用,明显降低生产成本。

  硫酸钠回收:将废水中的硫酸钠结晶提纯为工业级元明粉,甚至部分达到行业较高纯度标准。亦可将元明粉(硫酸钠)转化为硫酸和氢氧化钠,提升产品总值。

  三元前驱体废水处理难点

  三元前驱体通常由三元液体(硫酸镍、钴、锰的混合溶液)、液碱和氨水在液相中在一定条件下合成,然后经陈化、固液分离、流水洗涤、干燥、过筛、除铁、包装制成成品。固液分离和流水洗涤分别产生母液和洗涤水,这类废水具有以下特征:

  1.高氨氮:沉淀反应中因使用大量氨水作为络合剂,导致废水中氨氮浓度高(通常可达数千mg/L)。在后续膜处理与蒸发中,会腐蚀设备或形成铵盐结垢,干扰系统稳定运行。

  2.高盐分:生产体系分为硫酸钠体系及硫酸铵体系,以硫酸钠为主,浓度可超过10%。传统蒸发结晶工艺产出的元明粉产品因市场饱和难以消纳,急需资源化、高值化的新路径。

  3.含重金属:含有镍、钴、锰等有价金属离子,浓度差异较大,母液中,总金属离子浓度可达数百mg/L ,而后续洗涤水中,浓度会有所降低。有效回收或去除废水中有价金属离子,是废水处理的重要目标。

  4.酸碱波动:生产各环节排水pH值变化大。pH的精确控制对于沉淀、膜分离等多个处理单元起重要作用。

  莱特莱德废水资源化系统核心工艺:汽提脱氨 + MVR蒸发+ 膜浓缩

  采用化学沉淀法,通过投加碱调节pH值,使金属离子生成氢氧化物沉淀,通过工艺优化,提高金属沉淀率,从而提升镍钴锰的回收率。沉淀得到的富金属渣,使用硫酸和双氧水溶解,可重新制备合格的金属盐溶液,返回至前驱体生产配料环节,实现金属物料闭路循环。

  针对高氨氮、高盐分的三元前驱体废水,莱特莱德推荐采用汽提法去除高浓度氨氮并回收氨资源。调节至pH(pH≥11),使废水中的铵根离子转化为游离氨,然后送入汽提精馏塔,塔底通入蒸汽,在蒸汽的吹脱下,游离氨由液相转至气相。含有高浓度氨气的气体从塔顶排出后,可以通入酸吸收(如硫酸),制成硫酸铵肥料;或者通过冷凝,重新制备成一定浓度的氨水,返回生产系统使用,实现氨的资源化回收。

  蒸汽机械再压缩技术(MVR)是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源需求的一项节能技术。通过高效蒸汽压缩机来压缩蒸发器出来的二次蒸汽,将电能转为热能,提高二次蒸汽的压力和温度,升温后二次蒸汽重新回到蒸发器对物料加热而产生蒸发,从而达到二次蒸汽汽化潜热循环使用。脱氨废水进入MVR,可以变成蒸馏水作为洗涤水返回生产车间,通过控制蒸发结晶参数,可以得到较高纯度无水硫酸钠(Na₂SO₄)‍晶体,俗称元明粉 ,创造经济效益。

  三元前驱体制备的过程中产生的蒸发冷凝水(例如包含氯化铵、硫酸铵、硫酸钠等),莱特莱德针对不同蒸发冷凝水的情况,进行浓缩纯化,浓缩液回流到生产工艺中消纳,纯化后的纯水满足电导率<10μS/cm回用至生产。

  工艺流程图

  Neterfo® 极限分离系统是莱特莱德一款适用于反渗透浓水、清洗废水、循环排污水等高盐废水的膜法深度处理回用和减量系统。系统作为成套工艺包,可实现高压、高浓缩运行。系统搭载PON耐污染技术、POM宽流道高架桥旁路技术等多项莱特莱德技术,实现较高回收率与较低能耗。

  创新工艺——硫酸钠废水资源化

  针对三元前驱体生产过程中的硫酸钠废水处理,传统蒸发结晶工艺产出的元明粉产品因市场饱和难以消纳的难题,莱特莱德自主研发技术Delyxon® 恒流电离子系统,将硫酸钠废水经预处理后,在直流电场中,将水分子解离成氢离子和氢氧根离子,分别与硫酸根和钠离子结合再生为硫酸和氢氧化钠,将低价值的元明粉(硫酸钠)转化为较高价值的硫酸和氢氧化钠,实现副产物的价值升级。产出的低浓度酸碱液经浓缩后可直接回用于前驱体生产的浸出和沉淀工序,水资源可实现回用。

  三元前驱体废水是典型的三高一多废水,莱特莱德废水资源化技术,不仅有效回收镍、钴、锰,并将回收的金属溶液送回前驱体合成环节,实现了“母液不外排”。莱特莱德将持续技术创新,为新能源行业提供可推广的从资源再生到价值提升的绿色发展路径。欢迎交流洽谈。