[实用新型]钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理装置

说明书

本实用新型钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理装置，是针对钠法磷酸铁生产氧化母液含有高浓度硫酸钠、少量重金属离子与磷酸钠的特点，首先利用预处理系统去除氧化母液中的磷酸根离子、重金属离子与悬浮物，将预处理出液的悬浮物浓度控制在≤0.1mg/L；然后利用膜浓缩系统对预处理出液中的硫酸钠浓度从7.4～14%浓缩到16～20%，同时得到硫酸钠浓度≤0.09%的产水，回收利用；最后利用冷冻结晶系统离心分离出99%的芒硝，离心分离母液返回预处理系统重新处理；从而实现钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理的目的。

技术领域

本实用新型涉及的是钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理装置，属于工业废水处理的技术领域。

背景技术

磷酸铁是锂离子电池正极材料磷酸铁锂的理想前驱体。目前，磷酸铁的生产工艺路径主要有两条。其一是铵法磷酸铁生产工艺，先利用硫酸亚铁加双氧水将二价铁氧化为三价铁，再与磷酸反应，同时通过投加磷酸氢二铵或氨水来控制反应的pH值，合成磷酸铁，产生的生产废水中除了少量的重金属外，主要为铵离子、磷酸根离子、硫酸根离子。其二是钠法磷酸铁生产工艺，也是先利用硫酸亚铁加双氧水将二价铁氧化为三价铁，再与磷酸反应，不同的是通过投加氢氧化钠来控制反应的pH值，合成磷酸铁，此时产生的生产废水中除了少量的重金属外，主要为钠离子、磷酸根离子、硫酸根离子。

钠法磷酸铁生产废水按生产工序与废水水质可以分为三种。第一种为氧化母液，主要含有高浓度硫酸钠、少量重金属离子与磷酸钠，是一种含磷高盐废水，污染严重。第二种为老化母液，主要含有稀磷酸、少量重金属离子与硫酸钠，是一种宝贵的磷酸资源。第三种为洗水，主要含有少量重金属离子、磷酸钠与硫酸钠，是一种含磷、含重金属的含盐废水。本实用新型主要针对钠法磷酸铁生产中产生的氧化母液发明一种钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理装置。

发明内容

本实用新型提出的是一种钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理装置，其目的旨在针对钠法磷酸铁生产氧化母液含有高浓度硫酸钠、少量重金属离子与磷酸钠的特点，其典型氧化母液成分为：PO₄^3-(磷酸根)100～200mg/L、Na⁺(钠离子)22440～41680mg/L、SO₄^2-(硫酸根)52230～97000mg/L、Fe³⁺(铁离子)350～650mg/L、Mg²⁺(镁离子)1080～2010mg/L、Mn²⁺(锰离子)170～320mg/L、Ca²⁺(钙离子)20～50mg/L、Si(硅)20～40mg/L、SS(悬浮物)5～15mg/L、TDS(溶解总固体)76510～141950mg/L、pH 1.5～2.5。钠法磷酸铁生产氧化母液资源化处理装置及方法，首先利用预处理系统去除氧化母液中的磷酸根离子、重金属离子与悬浮物，将预处理出液的悬浮物浓度控制在≤0.1mg/L；然后利用膜浓缩系统对预处理出液中的硫酸钠浓度从7.4～14％浓缩到16～20％，同时得到硫酸钠浓度≤0.09％的产水，回收利用；最后利用冷冻结晶系统离心分离出99％的芒硝(十水硫酸钠)，离心分离母液返回预处理系统重新处理。

这里，预处理系统中的浸没式超滤膜采用PVDF(聚偏氟乙烯)材质，耐酸碱、寿命长，膜孔径≤50nm，过滤精度高，效果好；膜浓缩系统中在超高压反渗透装置的浓水出水端设置能量回收装置，进一步回收高压浓水的能量，降低高压柱塞泵的流量，节约电能超过50％，能量回收装置采用120kg级的超高压能量回收装置，主体材质为陶瓷；冷冻结晶系统中采用循环换热冷冻结晶，提高换热效率下避免设备堵塞，出料经过旋流器回流细小的硫酸钠晶体，保证离心分离出的芒硝的品质。