鋰離子電池生產(chǎn)中鋰鹽回收工藝分析實(shí)例

高瑩(江西省豐城市環(huán)境保護(hù)局， 331100)

鋰離子電池生產(chǎn)中鋰鹽回收工藝分析實(shí)例

高瑩(江西省豐城市環(huán)境保護(hù)局， 331100)

某公司鋰離子電池生產(chǎn)線增加鋰鹽回收工藝后，分析產(chǎn)生的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)現(xiàn)增加回收工藝后，不僅提高鋰鹽的收率，還減少?gòu)U水和固廢的產(chǎn)生，有效減少生產(chǎn)過(guò)程成本。

鋰鹽回收；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益；鋰鹽回收率

0 引言

我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展始于1993年，2001年以后隨著比亞迪、比克、力神等本土生產(chǎn)商的迅速崛起，以及日本等在中國(guó)投資生產(chǎn)線，鋰電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速成長(zhǎng)階段。經(jīng)過(guò)近10年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，中國(guó)的鋰電池帶動(dòng)了電池材料生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，這些企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在正極材料、負(fù)極材料、電解液，對(duì)于高技術(shù)含量的六氟磷酸鋰的鋰鹽回收方面的工藝并不成熟地運(yùn)用生產(chǎn)當(dāng)中。

1 工藝分析

六氟磷酸鋰是電解液成分最重要的組成部分，約占到電解液總成本的43%。鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生的鋰鹽不進(jìn)行回收，溶解在溶劑當(dāng)中經(jīng)過(guò)水洗分解處理，其中水洗過(guò)程中需加液堿進(jìn)行酸堿中和，同時(shí)產(chǎn)生廢水和廢固，廢水屬于含氟廢水，由污水站進(jìn)行單獨(dú)去氟處理，同時(shí)污水中溶有有機(jī)溶劑甲苯乙醚，水洗過(guò)程中導(dǎo)致溶劑的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本增加；廢固主要是氟化鋰和氟化鈉，以污泥的形式存在，需裝桶進(jìn)行處理。廢水和廢固的量巨大，每年約有上百噸以上的廢固和幾百噸的廢水進(jìn)行處理，現(xiàn)在環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，成本越來(lái)越高，環(huán)境壓力越來(lái)越大，通過(guò)對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高鋰鹽的收率，減少?gòu)U水和廢固的產(chǎn)生，減少生產(chǎn)過(guò)程成本。

高純生產(chǎn)液按不同配方要求精確計(jì)量后，在密閉的配制釜中先攪拌均勻后，于低溫條件下(-5℃)通過(guò)手套箱向配制釜中加入適量的添加劑和六氟磷酸鋰，充分?jǐn)嚢枞芙夂螅床煌陌b規(guī)格用過(guò)濾篩過(guò)濾后包裝，并充適量氬氣進(jìn)行微正壓保護(hù)。 (見圖1)

在鋰離子生產(chǎn)母液中會(huì)有一些析出的鋰鹽，先經(jīng)過(guò)過(guò)濾器將鋰鹽過(guò)濾，過(guò)濾器中的鋰鹽反吹到接收罐中，過(guò)濾后的母液再經(jīng)過(guò)薄膜蒸發(fā)器，蒸發(fā)器控制真空度和溫度，溫度低于鋰鹽分解溫度，真空控制好甲苯乙醚氣化，溶劑從蒸發(fā)器頂部抽出，鋰鹽從底部掉進(jìn)接收罐，接收罐鋰鹽加乙醚溶解，再轉(zhuǎn)到合成車間進(jìn)行濃縮結(jié)晶，進(jìn)行鋰鹽回收[2]。改進(jìn)后工藝流程圖見圖2。

2 效益分析

2.1 環(huán)境效益分析

由于母液不進(jìn)行水洗，生產(chǎn)過(guò)程需要水洗的鋰鹽減少，總體上用水量大大減少，其中固廢量產(chǎn)生量減少60%，液堿使用量減少60%，溶劑不進(jìn)行水洗，乙醚的消耗大大減少，溶劑堿塔和分子篩的使用率減少，更換次數(shù)減少，溶劑量降低。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)表1可以看出，此項(xiàng)工藝改造總投資約100萬(wàn)元(含設(shè)備、改造、人工及水電維修費(fèi)用)。按10年設(shè)備折舊，通過(guò)減少固廢量，減少危廢轉(zhuǎn)運(yùn)及處置費(fèi)用約205萬(wàn)元/年。同時(shí)按綜合稅率25%計(jì)算，可以得出內(nèi)部收益率超過(guò)10%。

表1 增加回收鋰鹽工藝產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益分析表

3 結(jié)語(yǔ)

六氟磷酸鋰(LiPF6)作為電子級(jí)氟化物的一種，其生產(chǎn)技術(shù)含量高，產(chǎn)品利潤(rùn)空間大，主要用于鋰離子電池制造，是鋰離子電池電解液中的重要組成物質(zhì)之一。與其他電解質(zhì)(LiClO4，LiBF4，LiAsF6，LiCF3SO3)相比，六氟磷酸鋰在有機(jī)溶劑中的電導(dǎo)率、安全性和環(huán)保性方面最有優(yōu)勢(shì)，成為目前應(yīng)用范圍最廣的鋰鹽電解質(zhì)。國(guó)內(nèi)主要鋰電池電解液生產(chǎn)企業(yè)所用的鋰鹽溶質(zhì)也均以六氟磷酸鋰為主[1]。目前六氟磷酸鋰售價(jià)高達(dá)35-40萬(wàn)元/噸，進(jìn)口產(chǎn)品甚至達(dá)到50萬(wàn)元/噸，毛利率一般在60-65% 。所以回收六氟磷酸鋰中鋰可以帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。工藝改造前鋰電池生產(chǎn)中的六氟磷酸鋰產(chǎn)生鋰鹽是不回收的，同時(shí)屬于危廢，公司每年處理這些危廢的環(huán)保費(fèi)用近30萬(wàn)元。通過(guò)增加回收鋰鹽工藝，不僅降低了危廢產(chǎn)生量，同時(shí)回收的鋰鹽給企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約12萬(wàn)元，工藝改變后，減少了液堿和乙醚的使用量，減少溶劑堿塔和分子篩的使用率，節(jié)約公司生產(chǎn)成本約14萬(wàn)元。

[1]莊全超，武山，劉文元等.鋰離子電池電解質(zhì)鋰鹽研究進(jìn)展[J].化學(xué)世界，2002，43(12).

[2]羅斗燦，禹炳元，樸淳弘等.六氟磷酸鋰的制備方法[P].申請(qǐng)?zhí)?99122984.1999.

∶This paper is about the analysis of environmental and economic benefits generated,was found to increase after the recovery process,not only improve the yield of lithium,reducing wastewater and solid waste generated,effectively reduce the cost of the production process.

∶Lithium recovery,economic benefits,environmental benefts,the recovery rate of lithium

圖1 電解液生產(chǎn)線工藝流程圖

圖2 鋰鹽回收工藝流程圖