案例分享—除鈣鎂篇|某新能源公司除鈣鎂項(xiàng)目，出水1mg/l以下

某新能源公司除鈣鎂項(xiàng)目

串聯(lián)運(yùn)行

膦酸基官能團(tuán)高鹽環(huán)境下去除鈣鎂離子

鋰及其鹽類是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有重要意義的戰(zhàn)略物資，也是與人們生活息息相關(guān)的能源材料。而碳酸鋰作為鋰鹽的基礎(chǔ)鹽，是制取鋰化合物和金屬鋰的原料，可作鋁冶煉的電解浴添加劑，亦可用于合成橡膠、染料、半導(dǎo)體等方面。電池級(jí)碳酸鋰主要用于制備鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料及磷酸鐵鋰等鋰離子電池正極材料。

近年來(lái)隨著鋰電池行業(yè)的快速發(fā)展，促使生產(chǎn)鋰電池正極材料的主要原料碳酸鋰的需求量大幅增加。目前制備碳酸鋰的基本過(guò)程為：

曬鹽濃縮或礦石分解后濃縮富集Li —除雜(依次除去Fe、Mn、Pb、Ca、Mg、Na、K等雜質(zhì))一轉(zhuǎn)型沉淀為粗碳酸鋰一溶解后深度除雜一二次沉淀為碳酸鋰。該過(guò)程中主要采用了沉淀法除雜，效果受所形成難溶鹽溶解度的影響較大。

同時(shí)由于部分沉淀形成了可溶性膠體，使其除去效果并不理想。尤其是 Ca、Mg的性質(zhì)與Li十分相似，難以除盡。因此只能獲得工業(yè)碳酸鋰，其中仍有一定含量的 Ca、Mg、Fe、Na、K等多種陽(yáng)離子雜質(zhì)，不能直接用于鋰電池材料的制備。

目前常見(jiàn)的電池級(jí)碳酸鋰制備方法是將工業(yè)碳酸鋰酸化或通過(guò)CO2使其形成LiHCO3 溶液，利用各種離子交換樹(shù)脂或各種試劑進(jìn)一步深度除雜，通過(guò)加熱使LiHCO3分解，重結(jié)晶成Li2CO3后，再洗滌凈化而成。

這些方法的除雜效果并不理想，尤其是所加入的各種化學(xué)制劑自身還需要通過(guò)洗滌除去，使得大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，碳酸鋰中雜質(zhì)離子的含量難以控制，產(chǎn)品質(zhì)量不能保證。

生產(chǎn)鋰離子電池、錳酸鋰、錳酸鋰前驅(qū)體、磷酸鐵鋰、磷酸鐵鋰前驅(qū)體、三元材料等是某新能源公司主營(yíng)業(yè)務(wù)之一，碳酸氫鋰溶液在氫化沉淀出大部分鈣和基本全部鎂后，仍有部分鈣鎂殘余，如果進(jìn)入蒸發(fā)器，會(huì)造成蒸發(fā)器的結(jié)垢，需要停產(chǎn)清洗會(huì)影響正常生產(chǎn)，所以需要通過(guò)樹(shù)脂法深度去除鈣鎂離子。

該項(xiàng)目入水鈣鎂含量為100mg/l，要求做到鈣鎂小于5mg/l，科海思技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合業(yè)主實(shí)際需求和CH-93樹(shù)脂的性能優(yōu)勢(shì)，根據(jù)項(xiàng)目具體情況采用串聯(lián)運(yùn)行工藝，通過(guò)膦酸基官能團(tuán)高鹽環(huán)境下去除鈣鎂離子。

經(jīng)過(guò)初步除雜過(guò)濾后的碳酸氫鋰溶液進(jìn)入樹(shù)脂柱，通過(guò)樹(shù)脂上的螯合基團(tuán)對(duì)溶液中的鈣、鎂離子進(jìn)行選擇性吸附。經(jīng)過(guò)樹(shù)脂選擇性吸附后，產(chǎn)水流出的是碳酸氫鋰合格的溶液。同時(shí)，隨著鈣、鎂越來(lái)越多的在樹(shù)脂上吸附并最終達(dá)到飽和，停止進(jìn)料開(kāi)始再生樹(shù)脂，用鹽酸將吸附飽和的鈣、鎂離子進(jìn)行洗脫，再用氫氧化鈉轉(zhuǎn)型樹(shù)脂，如此樹(shù)脂恢復(fù)到初始狀態(tài)，進(jìn)行周期性吸附鈣、鎂離子。

CH-93是包含氨甲膦酸基連接到聚苯乙烯共聚物的一種極耐用的大孔樹(shù)脂，是一種專門用于高鹽水除鈣鎂螯合樹(shù)脂。它從含有一價(jià)陽(yáng)離子的廢水處理中選擇性的除去二價(jià)金屬陽(yáng)離子。使二價(jià)金屬陽(yáng)離子以及由其他二價(jià)陽(yáng)離子可以像鈣一樣容易地從一價(jià)陽(yáng)離子中分離出來(lái)。

最后項(xiàng)目驗(yàn)收，鈣鎂含量從入水的100mg/l，做到1mg/l以下，并且出水穩(wěn)定。

資料圖

Tulsimer ?CH-93樹(shù)脂重要參數(shù)

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