从废旧锂电池到环保科技：最新干法处理设备及工艺分析

2024-08-30 09:35:47 来源：西安量子晶环保

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简介：随着科技的发展，锂电池已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。然而，随着锂电池的大量使用，废弃锂电池的处理问题也日益严重。废弃的锂电池中含有大量的不可再生且经济价值高的重金属资源，如钴、镍、锰等。因此，有效地回收处理废弃或不合格的锂电池显得尤为重要。

随着科技的发展，锂电池已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。然而，随着锂电池的大量使用，废弃锂电池的处理问题也日益严重。废弃的锂电池中含有大量的不可再生且经济价值高的重金属资源，如钴、镍、锰等。因此，有效地回收处理废弃或不合格的锂电池显得尤为重要。

锂电池中的正极片材料主要为钴酸锂粉，负极片材料主要为石墨粉。在正极片和负极片中，都含有大量的钴、镍、锰、铜、铝等金属材料。这些金属材料虽然在废弃电池中占据了很小的比例，但它们的回收价值却很高。如果能够对这些金属材料进行有效回收，不仅可以减轻废旧电池对环境的压力，还可以避免造成钴、镍、锰等重金属资源的浪费。

由于资源紧张和治理环境的需要，世界各国都对废锂电池的回收利用予以高度的重视。许多国家已经建立了专门的废锂电池回收网络，鼓励企业和个人将废弃的锂电池交给专业的回收机构进行处理。此外，一些国家还出台了相关的政策和法规，对废锂电池的回收利用给予税收优惠等支持措施。

在废旧锂电池回收处理过程中，主要采用干法回收技术和湿法回收技术，其中湿法回收技术工艺路线长、投资大、设备多，无法回收其中的金属铝，且湿法工艺无法处置锂电池中的PVDF;干法回收技术主要分为高温(～800℃)干法和低温(～400℃)干法技术，干法回收技术路线短、设备少，能有效处理其中的PVDF，但能耗高，需消耗大量的热，干法处理须产生酸性气体HF(或其他卤化氢气体)和有机物的裂解废气，需单独处理，否则对环境影响大，环保设施的投入巨大;锂电池回收处理设备包括拆解线(梯处回用)+研磨粉碎风选线+萃取(反萃取)生产线，其中研磨粉碎风选线(即打粉线)是重中之重，废旧锂电池打粉线是锂电池回收处理成套设备的关键，但国内许多厂家仍套用某地的工艺即撕碎+二级粉碎、研磨+风选(外购高中温热炉)，没有从源头上解决带电废旧锂电池的易燃易爆问题，而且加工成本接近3000.00元/吨，我们引进国外先进技术，进行了工艺上的改革，把自产的高温热解炉的进料部分设计变频调速而形成高温真空带，从根本上解决了撕碎机的防火防爆问题，且大幅度降纸了设备及其生产运行成本，这种独特工艺的锂电池回收处理设备生产线由于不采用氮气等隔氧气体从而大幅度降低了设备和生产运行成本。

废旧锂电池回收干法处理设备及工艺

1、废旧锂电池回收处理系统，包括废旧锂电池回收处理装置和废气处理装置，废旧锂电池回收处理装置包括依次连接的锂电池回收前处理撕碎装置、热解装置、锂电池回收后处理(包括二级粉碎研磨及风选设备)装置;热解装置包括热解炉及变频风量控制装置，依次连接的生产前处理装置、干法回转炉集成、后处理装置，干法回转炉烧成的排气口立体连接前处理撕碎装置出料口及生产环保装置;热解炉的裂解废气出气口与环保装置连接;此外为解决废旧锂电池干法回收处理能耗高的问题，本成套设备还采用如下优选方式：热解装置还包括外换热器，外换热器安装在热解炉外侧;外换热器的进气口连接环保装置的高温烟气排放口;热解炉的裂解废气出气口与环保装置之间的连接管道配设有保温套;其中一条支管连接外换热器的进气口，并且该条支管在高温烟气排放口处配设有流量调节装置;高温热解炉产生的废气经环保装置的高温烟气排放口结合连接管道进入热解装置的外换热器，作为热解炉的热源。

2、高温烟气排放口处配设流量调节装置的目的在于通过流量调节装置控制高温烟气进入该条支管的风量，进而控制高温烟气进入外换热器进气口的温度在400℃~1000℃，优选控制高温烟气进入外换热器进气口的温度在500℃~650℃，并形成真空带，使撕碎机及热解炉隔氧运行，从源头上解决锂电池回收处理中的防火防爆问题;且废旧锂电池经撕碎机撕裂后经热解炉入口进入热解炉内对废旧锂电池所含的有机物进行热解处理;热解炉内的废旧锂电池中所含粘结剂PVDF、六氟磷酸锂和有机溶剂受热分解，形成裂解废气;裂解废气经燃烧最终产生二氧化碳、水、HF等气体;因废气处理装置纳米级粒径的氧化钙在工况温度下有极高的活性，可以迅速与HF结合，生成氟化钙，因此HF不会进入到大气，同理其余卤化氢气体则生成卤化钙，而其它的二氧化碳经过环保装置常规处理后达标排放。

3、本设备的有益效果是：

1)在高温热解法处置废旧锂电池时，利用生产过程中高温废气对废旧锂电池进行热解，无需大量使用天然气提供热源，实现了生产过程中废热循环利用，同时解决了生产装置的配套高温废气降温装置，节约了生产装置降温系统投资;

2)在尾气治理时，由于裂解废气已通过高温热解炉高温燃烧，有机物分解完全、充分，不用设置尾气燃烧装置;

3)热解产生的含氟以及含其他卤素的废气被氧化钙吸收，不用采取防止生成二噁英的装置和措施，不用设置碱液喷淋系统吸收HF，大大降低了环保治理设施的投入和环境治理运营成本;因此采用本设备处理废旧锂电池可以减少数百万元的环保设施的投入，并可以降低500～1000元/吨的能源消耗，节能降耗效果显著。

4、废旧锂电池回收再利用受到广人们的广泛关注，特别是带电锂电池如何处理成了重要难题，废旧锂离子电池带电破碎风选设备主要处理的物料为动力类、储能类以前3C类单体锂离子电池及电池废枓包括圆柱、软包、方型的常用规格电池以及电池残次品，其电池带电破碎装置是电池无需经过放电即可直接进入破碎流程，大大提高生产效率，降低运行成本;本设备配置含氧实时监控+温度分段监控+视频监控+PLC上位机集中连锁控制，提高工艺过程的安全性，确保安全运营，主要优势如下：

1)成套设备的总功率为三百千瓦，带电破碎天然气的消耗量小于10m3;

2)成套设备占地面积约200平方米(4mx50m);

3)带点破碎或带液原料高温热处理温度为750度到900度，尾气进急冷塔及布袋除尘、活性炭吸附、喷淋后达标排放;

4)经过高温的处理后，电池有机物处理率达98%以上，隔膜胶处理率达到95%以上;

5)本设备环保设备完善，设计合理，选材讲究，加工精良，由于在江苏生产，所以环保设备档次较高，包括噪音和废水、废气处理都完全达标;

6)在成套设备在加工过程中，工厂完成率高，设计合理，大大减少现场安装调试的时间，设备安装控制在15天以内;

7)特别的重点是本高温热处理转炉是经过国内外实际运行经验及实际生产经验设计的，具备同类产品中领先水平、自主生产，所以具备成本比较低，安全可靠，连续性比较强，能耗低等优点。

8)本成套设备具备生产稳定，维修率低，在同行业中优势明显;本成套设备具设备集成化程度，高占地面积小，能耗低等优势，一次处理黑粉回收率不低于98%。

总之，废弃的锂电池中含有大量不可再生且经济价值高的重金属资源，有效回收处理废弃或不合格的锂电池对于减轻环境压力、节约资源具有重要意义。未来随着技术的不断进步和完善管理制度的建设，相信废旧锂电池的回收利用将会得到更加广泛的应用和发展。