在锂电湿法回收生产流程当中,拆解之后的电池物料经过酸浸、萃取分离工序,会产生组分复杂的萃余液。萃余液内部除留存部分有价金属组分之外,还会带入来自电解液、粘结剂分解产生的氟离子杂质。这类含氟萃余液如果直接向外排放,会带来水环境方面的风险,倘若回流复用至生产工序,氟杂质的累积也会干扰后续盐类结晶、物料提纯环节,影响回收产物品质。伴随国内污染物排放管控要求持续收紧,不少区域对含氟水体的排放管控指标进一步收严,传统处理手段的局限性逐步显现,深度除氟已经成为锂电回收萃余液处置环节不可忽视的工序。
传统化学沉淀处理手段多采用石灰类药剂开展预处理,该方式可以应对水体当中浓度较高的氟组分,但经过沉淀处理之后,水体内部依旧会留存一定含量的氟离子,很难达到深度处置的目标,难以适配锂电回收萃余液后续回用或是达标排放的现实需求。沉淀工艺运行过程还会产出大量固体污泥,污泥处置会增加项目整体运行开销,同时沉淀处理效果容易受到萃余液内部共存盐类、金属离子的干扰,出水水质会出现波动,对于回收行业连续化生产工况而言,水质波动会提升后端工艺管控难度。在此背景之下,吸附类材料逐步被引入锂电回收萃余液的深度除氟场景,除氟树脂就是其中一类适用性较强的功能吸附材料。

锂电回收萃余液除氟树脂外观呈现白色球粒形态,材料本体物理结构稳定,具备相应的机械强度,接触水体之后不会出现变软、膨胀、颗粒破裂等现象,运行过程整体状态稳定,使用过程具备安全属性,材料本身无异味。该材料属于拥有巨大比表面积的分子吸附剂,内部微孔数量充足,能够为氟离子的吸附提供充足的作用位点,对水体内部氟离子形成较强的吸附作用,同时也可同步实现水体当中砷组分的去除。树脂颗粒粒径偏小,能够扩大和料液之间的有效接触面积,为吸附反应的进行创造条件。从使用条件来看,在原水pH以及碱度处于较低水平的工况条件下,材料可以表现出较好的除氟表现。
在锂电回收萃余液的实际应用流程中,锂电回收萃余液除氟树脂一般会装填在配套的专用除氟设备内部,萃余液按照设定流速流经树脂填料层,料液内部游离态的氟离子会和树脂表面的活性位点发生吸附作用,氟组分被截留在树脂固相结构之中,经过处理之后流出的水体氟含量得到降低,既可以满足向外排放的水质条件,也可以回用到生产流程内部,实现水资源循环利用。树脂运行一段时间之后,吸附位点逐步趋于饱和,处理效果会出现下降,这时可通过再生操作恢复树脂的吸附性能,经过再生处理后的树脂能够重新投入生产,材料拥有相对较长的使用周期,减少填料频繁更换带来的运维工作量与物料消耗。
在现场工艺搭建的时候,需要结合萃余液的实际水质情况来确定整套处置流程。对于氟本底浓度偏高的萃余液,可先通过沉淀手段做前置预处理,去除大部分氟组分,再接入树脂吸附单元开展深度净化;对于本底浓度处于较低区间的萃余液,可以直接进入树脂吸附单元完成处理。实际运行阶段,料液的pH条件会对树脂吸附表现产生明显影响,需要做好pH的调节管控,避免过高或者过低pH环境干扰树脂吸附位点的作用效果,同时需要做好前置过滤,减少萃余液中悬浮杂质进入树脂床层,防止孔隙被悬浮物堵塞,避免出现料液偏流,保障树脂填料层整体可以充分发挥吸附能力。
整套树脂吸附处置模式适配自动化运行模式,现场操作环节相对简便,可以契合锂电回收产线连续生产的工况,项目前期投入以及日常运行开销处在可控区间。在实际项目运行过程当中,该材料既可以把低氟含量萃余液当中的氟离子降低至排放管控要求以内,保障出水可以直接排放;面对高氟含量萃余液的时候,可以实现氟化物的浓缩分离,处理完成之后的水体回用于生产工序,助力企业完成废水资源化利用。
需要注意,再生操作属于树脂维持长期稳定运行的关键环节,再生药剂选型、再生液流速、接触时间都需要按照材料特性来进行管控,再生之后要对树脂进行充分冲洗,避免残留再生药剂混入处理出水,给萃余液带入新的杂质。同时,现场需要定期观察树脂颗粒完整状态,关注颗粒破碎情况,及时排查设备运行异常,保障除氟工序长期平稳运行,以此满足锂电回收萃余液深度除氟的现实诉求,匹配行业绿色回收的发展方向。