磷酸铁锂电池废水处理与资源化分盐技术

磷酸铁锂电池废水处理与资源化分盐技术

一、磷酸铁锂废水 

2025年,全球磷酸铁锂电池产能倍增，其生产主要包括前驱体合成、高温烧结、水洗纯化等工段。磷酸铁锂废水主要来自合成、洗涤、纯化工段，每吨正极材料产生5—8吨的含锂、磷、铁、硫酸盐混合的高盐废水。我公司积累大量项目经验，并针对不同工艺的锂电废水，通过资源化技术实现磷酸铁锂废水“零排放”目标。

 

1、核心污染物来源

（1）前驱体合成：磷酸与铁盐、锂盐反应生成前驱体LiFePO?，产生含磷酸盐、硫酸盐及未反应锂的废水；

（2）水洗纯化：去除前驱体杂质时产生高盐废水（含Li?、PO???、SO???）；

（3）设备清洗：反应釜、管道冲洗水含悬浮物（SS）及残余有机物（如分散剂）。

2、废水主要特点

（1）高浓度磷酸盐：来自原料磷酸及合成反应残留副产物，浓度可达500—2000mg/L；

（2）锂离子：未反应的锂源（如LiOH、Li?CO?），浓度50—200mg/回收价值高但分离难度大；

（3）铁离子：合成反应残留，浓度100—500mg/L，易水解生成胶体干扰工艺；

（4）硫酸盐：硫酸酸化工艺引入，浓度3000—8000mg/L，导致高盐结垢风险；

（5）有机物COD：分散剂、表面活性剂等添加剂，COD200-800mg/L。

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二、核心处理难点

1.锂磷分离效率低：Li?与PO???竞争性吸附，回收价值高，但分离难度大；

2.高盐分结垢抑制效应：SO???干扰锂吸附剂性能，硫酸钙（CaSO?）结晶导致蒸发器堵塞；

3.有机物干扰：表面活性剂导致泡沫问题，增加蒸发工段能耗及故障率。

4.铁胶体干扰：Fe(OH)?胶体与CaSO?结晶导致堵塞膜系统（超滤/反渗透）；

5.有机物降解难：含苯环类有机物需高级氧化处理；

6.废气与废渣：氨气（NH?）挥发、含铁污泥资源化难度大。

三、废水处理突出问题

1.磷酸盐去除效率低：传统石灰沉淀法易生成无定形CaHPO?，纯度不足且污泥量大；

2.锂回收率不足：常规沉淀法锂损失率＞40%，吸附法成本高；

五、分段协同处理技术

1.分阶段投资：锂优先提取与分盐结晶，再扩展至铁渣回用；

2.工艺耦合设计：吸附－膜浓缩－蒸发协同，减少中间环节能耗；

3.预处理优化：预沉淀Fe??减少胶体干扰，锂回收率从60%提升至85%。

4.磷资源化：两段式沉淀（先Fe??后PO???），采用两级沉淀，PO???从1500mg/L降至1mg/L以下，Fe??去除率＞99%；

六、硫酸盐；膜-MVR 蒸发-冷冻结晶联合技术

吸附剂－膜耦合工艺：采用锰基离子筛选择性吸附Li?，吸附容量达30—40mg/g；

膜-MVR蒸发浓缩－冷冻结晶耦合：通过电渗析（ED）、高压反渗透将废水浓缩至含盐量～15%，减少蒸发水量40%；利用硫酸钠（Na?SO?）与硫酸锂（Li?SO?）溶解度差异，通过MVR蒸发+冷却结晶分离工业级Na?SO?，母液回用至锂回收工段。

低盐废水：RO产淡水回用至生产线；

六、分盐结晶原理

1.分盐结晶原理：通过低温或膜处理等工艺，实现将磷酸铁锂废水中的硫酸钠（Na?SO?）、硫酸锂（Li?SO?）等盐类高效分离，并实现结晶产物回用目的；

2.冷冻结晶：利用低温（-5~5℃）溶解度随温度下降骤减，选择性析出Na?SO?，避免传统蒸发的高能耗；

3.膜浓缩减量：高压反渗透（HPRO）预浓缩废水至含盐量15%～20%，减少蒸发水量50%；

七、“三废”资源化产品回用

1.锂盐：电池级提纯后加工为碳酸锂（售价20万元/吨）；

2.磷肥：Ca?(PO?)?加工为缓释磷肥（3000元/吨）；

3.铁原料：Fe?O?用于正极材料生产（6000元/吨）。

4.硫酸钠（Na?SO?）：工业级纯度＞98%，用于玻璃制造（售价300-500元/吨）；

5.废气资源化：氨气喷淋吸收生成农业级（NH?）?SO?，脱除率＞95%；

6.铁渣煅烧回用：Fe(OH)?污泥煅烧为Fe?O?（纯度＞95%），作为磷酸铁锂原料；

八、实际项目运行

磷酸铁锂废水处理，通过MVR蒸发分质盐回收、膜处理工艺耦合，将污染负担转化为盈利增长点，实现“资源化回收”的目的。未来，通过技术迭代开发锂磷协同提取等新型技术，实现锂电行业“零排放”目标。

宁德时代项目：冷冻结晶－分盐协同工艺

冷冻结晶：低温分离纯度99%的Na?SO?产品，母液回用提锂；

锂回收率：从传统工艺提升至92%，母液残留Li?浓度＜50 mg/L；

核心数据：年处理高盐废水12万吨，回收Na?SO?8000吨；