一、锂电池回收废水蒸发结晶系统定位与适用场景

锂电池回收废水蒸发结晶系统专用于处理废旧锂电池回收过程中产生的高盐、高重金属、高有机物废水，实现资源化回收与零排放。

适用场景：

1、废旧锂离子电池（三元锂、磷酸铁锂）拆解废水

2、电池黑粉浸出液处理（含镍、钴、锰等重金属）

3、电解液回收废水（含有机溶剂、氟化物）

二、锂电池回收废水特性与处理难点

废水水质特性

1、重金属：镍（Ni²⁺）、钴（Co²⁺）、锰（Mn²⁺）浓度高（可达5000-20000mg/L）。

2、有机物：含电解液（如六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯）、溶剂残留（COD可达50000mg/L）。

3、盐分：以硫酸钠、氯化钠为主，TDS可达100-300g/L，沸点升高显著（ΔT≥8℃）。

4、氟化物：部分废水含氟离子（F⁻），需专项处理。

关键工艺挑战

重金属回收：需高效分离镍、钴、锰等有价金属，提升资源回收率。

有机物干扰：高COD废水易导致蒸发器结垢、泡沫夹带，影响系统稳定运行。

氟化物处理：需避免氟离子与铝反应生成沉淀，堵塞设备。

三、锂电池回收废水蒸发结晶系统核心工艺设计与优化策略

 工艺流程架构

采用四段式处理架构，集成预处理、蒸发结晶、资源回收与后处理：

阶段设备配置功能

预处理化学沉淀+微滤+活性炭吸附去除重金属（≥99%）、降低COD（≤3000mg/L）、吸附氟化物（F⁻≤10mg/L）

蒸发结晶降膜蒸发器（低浓度段）+强制循环蒸发器（高浓度段）+MVR压缩机分级浓缩，一级降膜蒸发器处理低浓度废水，二级强制循环蒸发器完成结晶

资源回收分质结晶系统（镍钴锰分离）+母液循环产出工业级硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，母液返回系统减少废液排放

后处理结晶盐干燥+废气处理（活性炭吸附+碱液喷淋）确保固体盐品干燥达标，废气达标排放

关键技术突破

重金属高效回收

化学沉淀优化：

采用碳酸钠+氢氧化钠分段沉淀，控制pH值（镍：pH 8.5-9.0，钴：pH 9.5-10.0）。

沉淀物经板框压滤机脱水，滤饼含水率≤30%，直接送冶炼厂回收金属。

分质结晶：

一级蒸发器控制硫酸盐浓度至80%饱和度，二级蒸发器完成镍钴锰分盐结晶。

结晶盐纯度：硫酸镍≥98%（GB/T 26046-2010），硫酸钴≥99%（GB/T 26047-2010）。

有机物与氟化物控制

活性炭吸附：

预处理阶段采用粉末活性炭（用量5-10g/L），吸附有机物与氟化物。

蒸发器防垢设计：

二级蒸发器采用轴流式循环泵，流速≥2.5m/s，抑制盐晶沉积。

换热管材质选用哈氏合金（C-276），抵抗氟化物腐蚀。

 节能与自动化

MVR压缩机选型：

采用高速离心式压缩机（带变频调节），适应大流量（50-300t/h）、中低压缩比（1.2-1.5）。

节能效率比罗茨式高25%，年运行成本降低约30%。

自动化控制：

配备DCS控制系统，实时监测温度、压力、流量、pH值等参数，确保稳定运行。

四、设备选型与材质方案

蒸发器类型选择

级别类型选型依据

一级降膜蒸发器低浓度（＜15%）废水高效浓缩，传热系数高，节能。

二级强制循环蒸发器高浓度（＞25%）废水防结垢，适应多盐分共存工况。

材质方案

接触物料部分：

预处理单元：玻璃钢（沉淀池）、UPVC（管道）。

蒸发单元：316L不锈钢（一级）、哈氏合金（C-276）（二级高氟工况）。

非接触部分：碳钢防腐涂层（环氧树脂+玻璃鳞片）。

五、系统性能参数

指标        性能数据

处理量50-300t/d（可扩展）

进水TDS100-300g/L

出水TDS＜500mg/L（可定制零排放）

蒸汽消耗0.10kg蒸汽/kg水（传统多效的20%）

电耗50-70kWh/t水（含压缩机）

金属回收率＞95%（Ni/Co/Mn纯度达标）

氟化物去除率＞98%（F⁻≤10mg/L）

六、应用案例与效果

案例1：广东某锂电池回收企业

原水水质：TDS 200g/L，Ni²⁺ 15000mg/L，Co²⁺ 8000mg/L，COD 25000mg/L，F⁻ 50mg/L。

系统配置：

预处理：化学沉淀+微滤+活性炭吸附。

蒸发：降膜蒸发器+强制循环蒸发器，公用一台离心式压缩机。

运行效果：

年处理量10万吨，回收硫酸镍1.2万吨/年，硫酸钴0.6万吨/年。

吨水处理成本降低45%（相比多效蒸发）。

案例2：江苏新能源产业园

原水水质：TDS 250g/L，Mn²⁺ 10000mg/L，COD 30000mg/L，F⁻ 80mg/L。

系统配置：

预处理：超磁分离+活性炭吸附+氟化物沉淀。

蒸发：MVR双效蒸发器+分质结晶系统。

运行效果：

冷凝水回用率100%，年节约水资源费200万元。

结晶盐纯度达标，直接供应电池正极材料厂。

七、系统优势总结

资源回收率高：镍、钴、锰回收率＞95%，经济价值显著。

环保合规性强：封闭式系统避免二次污染，符合零排放要求。

适应复杂水质：集成预处理模块，应对高重金属、高有机物、高氟废水。

节能效果突出：MVR技术比传统多效蒸发节能70%以上，运行成本低。

通过工艺更新与设备优化，该系统为锂电池回收行业提供了高经济性、高安全性的废水处理解决方案，助力新能源产业实现资源循环利用与可持续发展。