锂电池废水处理案例｜锂电池回收拆解废水处理方法

某锂电池回收拆解企业废水处理工程

企业概况与项目背景

该企业位于华南地区某循环经济产业园，是国内领先的废旧锂电池回收利用企业，年处理废旧锂电池能力达 10 万吨。企业主要采用 "物理拆解 + 湿法冶金" 的工艺路线，从废旧锂电池中回收镍、钴、锰、锂等有价金属。随着废旧锂电池回收量的不断增加，企业原有废水处理设施已不能满足环保要求。为此，企业于 2022 年投资建设了日处理能力 2000 立方米的废水处理站，于 2023 年 6 月建成投产。

废旧锂电池回收拆解过程中产生的废水主要来源于湿法冶金工序，包括浸出液、洗涤水、设备清洗水等。这类废水的特点是成分极其复杂，含有高浓度的镍、钴、锰、锂、铜、铝等多种重金属离子，以及硫酸根、氯离子、氟离子等阴离子，同时还含有少量的有机物。其中，镍离子浓度最高可达 500mg/L，钴离子浓度约为 200mg/L，锰离子浓度约为 300mg/L，锂离子浓度约为 1000mg/L。如果处理不当，会对土壤和地下水造成严重污染。

废水处理工艺设计与运行

针对废旧锂电池回收废水成分复杂、重金属种类多、浓度高的特点，项目采用了 "分步沉淀 + 溶剂萃取 + 深度处理" 的先进工艺路线。该工艺不仅可以高效去除废水中的各种污染物，还能实现锂、镍、钴、锰等有价金属的分步回收，最大限度地提高资源利用率。

首先，废水进入除杂沉淀池，向废水中投加石灰乳，调节 pH 值至 4-5，使废水中的铁离子、铝离子生成氢氧化物沉淀去除。然后进入除铜沉淀池，投加硫化钠，使铜离子生成硫化铜沉淀去除。除杂后的废水进入镍钴锰沉淀池，调节 pH 值至 9-10，使镍、钴、锰离子生成氢氧化物沉淀。沉淀经过压滤后得到镍钴锰氢氧化物滤饼，可直接作为生产三元前驱体的原料。

镍钴锰沉淀后的上清液中主要含有锂离子和硫酸根离子，进入锂回收工序。采用溶剂萃取法回收锂，选用磷酸三丁酯作为萃取剂，对锂离子具有极高的选择性。萃取后的有机相用盐酸进行反萃，得到氯化锂溶液。氯化锂溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥等工序，得到电池级碳酸锂产品，产品纯度可达 99.5% 以上。

萃余液中含有少量的残留重金属和有机物，进入深度处理单元。采用 "混凝沉淀 + 活性炭吸附 + 反渗透" 的工艺进行处理。混凝沉淀进一步去除水中的残留重金属和悬浮物，活性炭吸附去除水中的有机物和色度。反渗透系统去除水中的溶解性盐类，出水水质达到工业回用水标准，回用于生产工艺用水。反渗透浓水经过蒸发结晶处理，得到硫酸钠副产品，实现了废水的零排放和盐类的资源化利用。

项目运行效果与经济效益

该废水处理站运行稳定，各项出水指标均优于国家排放标准要求。其中，镍离子排放浓度稳定在 0.05mg/L 以下，钴离子排放浓度低于 0.02mg/L，锰离子排放浓度低于 0.1mg/L，锂离子排放浓度低于 0.5mg/L。通过回收镍钴锰氢氧化物和碳酸锂，每年可回收镍约 800 吨，钴约 300 吨，锰约 500 吨，锂约 200 吨，产生经济效益约 3.5 亿元。

项目总投资约 1.8 亿元，其中土建工程投资 6500 万元，设备及安装工程投资 1.05 亿元，其他费用 1000 万元。废水处理运行成本约为每吨水 22.5 元，其中药剂费用约为 10.5 元 / 吨，电费约为 6.2 元 / 吨，人工及其他费用约为 5.8 元 / 吨。通过回收有价金属和副产品，每年可产生经济效益约 3.8 亿元，经济效益十分显著。

该项目是国内废旧锂电池回收行业废水处理与资源综合利用的标杆工程。其创新点在于采用分步沉淀和溶剂萃取相结合的工艺，实现了多种有价金属的高效分离和回收，资源回收率达到 98% 以上。同时，项目实现了废水的零排放和盐类的资源化利用，真正做到了 "变废为宝"，为废旧锂电池回收行业的绿色可持续发展提供了有力支撑。