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【演讲嘉宾】邹黎教授:废锂电池无害化处理方法及回收材料应用

【演讲嘉宾】邹黎教授:废锂电池无害化处理方法及回收材料应用 储能知家
2020-08-10
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导读:邹教授谈到,根据中国汽车流通协会数据显示,到2020年,我国退役电池累计约为25GWh(约20万吨)。其中,

邹教授谈到,根据中国汽车流通协会数据显示,到2020年,我国退役电池累计约为25GWh(约20万吨)。其中,退役电池累计梯次利用(回收)量约为14 GWh(约14万 吨),直接报废量约6万吨。报废后的锂电池,所含的六氟磷酸锂、碳酸酯类 有机溶剂在一定湿度空气中具有毒性。另一方面,废锂电池中的钴、锂、铜、铝、金属外壳、镍片,含锂化合物与塑料隔膜等均是宝贵资源,具有极高的回收价值。

 

美国欧洲主要以火法冶金方式处理废锂电池 ,废气排放处理量比较大,资源化利用率低。据有关 信息韩国已经实现小规模无害化、资源化回收处理废锂电池,但是技术高度保密。

 

国内各院校废锂电回收研究清华大学走在前列,主要侧重于萃取法,提取废锂电池中的贵金属成分-钴酸锂,采用萃取法提取钴酸锂投入生产的公司有湖南邦普和深圳林格美。我国河南相关企业侧重于机械物理法直接破碎分离废锂电池。

 

使用机械物理法分离废锂电池,无需使用化学试剂,且能耗更低,但在直接破碎分离废锂电池的过程中,由于其电解液中所含的六 氟磷酸锂极易分解,遇到湿热空气分解出有毒气体PF5 与HF,即使在破碎分离的工艺中增加抽气过滤环节,也不能做到无毒化回收处理。

 

我们研究的重点是废锂电池无害化处理方法,

 

按1吨废锂电池计算,约含有12%电解液,其中六氟磷酸锂约占电解液12%;在水解过程中可释放氟化氢9.5kg。

 


我们的方法有几种,


  • 1.热解脱毒:用撕碎机将废锂电池破碎成大块,送入 防腐真空罐体,将真空罐体温度加热至60-90℃并恒 温,利用防腐真空泵不断抽取真空罐内挥发气体,送 至氢氧化钙水溶液喷淋塔。

  • 2. 水解脱毒:将撕碎后送入防腐真空罐体内的大块锂电 碎料,在真空罐内喷淋氢氧化钙溶液,并均匀加热4060度,由防腐真空泵不断抽取真空罐内气体,送至氢氧化钙水溶液喷淋塔。

  • 3. 脱除氟化物:喷淋塔、加热真空罐内喷淋氢氧化钙 碱水溶液,将氟化氢生成氟化钙(萤石)沉淀,由储 水箱底部排除并收集。

  • 4.脱毒控制系统:在线检测碱水储水箱的酸碱度,自动添加氢氧化钙细粉,维持基本恒定碱度,使液体内氟化氢含量基本为零。


之后采用机械物理分离方法进一步分离:


  • 1.磁性外壳分离:将脱液后的废锂电池大块再二次破碎至 5-20mm,利用磁选方式分离出磁性铁壳和镍片。

  • 2.塑料隔膜分离:用负压风选法在二次细化破碎过程中进 行分离。

  • 3.无磁外壳分离:通过正压风选分离出磁性铁壳、镍片和 极片碎片。

  • 4.极片碎片粉碎分离:将剩余的碎极片通过粉碎机粉碎至 0.1-0.5mm,通过研磨机、比重分离机、筛分机或涡电流 分选机分离出铜铝粗粉和极片涂粉,再通过旋流和布袋除 尘器分别收集铜铝粗粉和极片涂粉。

  • 5.极片涂粉收集:在机械分离的各个环节均配置负压引风 管道收集极片涂粉,通过旋流和布袋除尘器收集极片涂粉。


通过上述步骤分离出的材料可以有以下几种用途,

  • 1.外壳碎片:可直接回炉炼钢,后续利用。

  • 2.塑料隔膜:造粒作为回收料,制造塑料产品。

  • 3.铜铝粗粉:通过涡电流分选或液体比重分选进一 步可分离铜铝粉末,分别做有色金属加工原料。

  • 4.极片涂粉:包括正极活性粉末和负极石墨、钛酸 锂和金属硅(氧化硅)等,可卖给做专门做萃取回 收的公司,提取有价值的成分。由于减少了其它电 池材料且细粉化,因此更便于萃取加工。


邹教授接下来介绍了年产4000吨废锂电无害化回收生产线研发处理线技术指标:


  • 废锂电池脱液、破碎分离产能达到600公斤/小时, 年处理废锂电池的能力:4000吨;

  • 各产生粉尘部件均配置粉尘吸附集中管道,确保 全套系统无粉尘泄漏,环境粉尘密度小于10毫克/ 立方米;

  • 该系统破碎分离锂电池产出的最后分离物料为:外壳碎片(磁性和非磁性),锂电隔膜,铜铝混 合细颗粒粉,正负极片黑粉(正极粉与负极石墨 混合细粉),均资源化回收利用。

  • 分离率指标:外壳碎片纯净率大于93%,隔膜纯净 率大于95%,铜铝粉末纯净率大于92%,黑粉纯净 率大于92%。

  • 配电容量:315千伏安。

注:稿件未经演讲人审核

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