在新能源汽车动力电池的三元前驱体(镍钴锰氢氧化物)生产中,会使用大量氨水作为络合剂和pH调节剂,并副产高浓度的硫酸盐废水。这股废水的核心特征是:氨氮浓度极高(可达数千至超过10000mg/L)、硫酸根浓度高、含少量镍钴锰等重金属。传统的吹脱或生化法处理如此高浓度的氨氮,不仅能耗巨大,而且将宝贵的合成氨资源白白转化为氮气浪费掉了。设计一条分类资源化的路线,将氨以产品形式回收,将硫酸盐以高纯度工业盐形式回收,是实现该废水价值最大化的必然选择。
资源化链条的第一环是高效蒸氨。利用氨在水中的溶解度随温度升高而急剧下降的特性,通过蒸汽直接或间接加热的蒸氨塔,将废水中的高浓度游离氨驱赶出来,形成氨水蒸汽。塔顶的含氨蒸汽经冷凝冷却后,得到浓度为15%-20%的高纯度氨水。该产品完全可以直接返回三元前驱体的生产车间作为原料使用,实现了氨的厂内闭路循环,极大降低了新氨水的采购成本。蒸氨塔底排出的脱氨废水,氨氮浓度可大幅降至100mg/L以下,但COD(主要是一些有机添加剂)和硫酸盐浓度依然很高,且温度接近沸点。
高温的脱氨废水,带着大量余热,直接进入下一级的重金属深度脱除和MVR蒸发结晶系统。首先,通过投加硫化物或螯合树脂,将废水中微量的镍钴锰等重金属精脱至检测限以下,保证了后续蒸发结晶产盐的纯度和安全性。然后,这股净化后的高浓硫酸盐废水直接进入MVR蒸发结晶器。由于其主要成分为单一的硫酸钠,经过精细控制的蒸发和结晶过程,可以产出纯度达到《工业无水硫酸钠》(GB/T 6009)标准的一等品或合格品元明粉,作为商品出售。蒸氨+MVR的组合工艺,将这股复杂的化工废水,分步拆解,最终只产出回收的氨水和工业元明粉两种产品,以及极少量的重金属污泥和蒸发母液,近乎完美的实现了全部污染物的资源化和产品的价值再造,是新能源材料制造向循环经济转型的标杆工艺。
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