【把握有限資源 創(chuàng)造無限價值】長沙有色院廢舊動力電池資源循環(huán)利用技術取得新突破
2024年10月31日 14:28 2050次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 把握有限資源 創(chuàng)造無限價值 作者: 王恒輝
開欄的話:2024年10月18日,中國資源循環(huán)集團有限公司正式組建。習近平總書記作出重要指示強調,要完整、準確、全面貫徹新發(fā)展理念,深入落實全面節(jié)約戰(zhàn)略,堅持循環(huán)利用、變廢為寶,堅持創(chuàng)新驅動,開放合作,著力暢通資源循環(huán)利用鏈條。作為國家高新技術企業(yè)、國家技術創(chuàng)新示范企業(yè)和國家企業(yè)技術中心,長沙有色冶金設計研究院有限公司(以下簡稱長沙有色院)切實增強做好資源循環(huán)利用工作的思想自覺和行動自覺,更加注重資源循環(huán)利用技術的系統研發(fā)和優(yōu)化創(chuàng)新,推動科技成果加快轉化為現實生產力,持續(xù)提升關鍵領域自主創(chuàng)新能力,形成了一大批具有自主知識產權的核心技術,為我國打造礦業(yè)強國,推動有色金屬冶煉行業(yè)發(fā)展,助力資源循環(huán)利用產業(yè)發(fā)展提供了強有力的技術支撐。
隨著新能源汽車產業(yè)的發(fā)展,我國已成為鎳、鈷、鋰產品的主要消費國?;厥諒U舊動力電池中的有價金屬,使其得以再生利用,具有廣闊的開發(fā)前景和經濟效益。面對產業(yè)發(fā)展、安全、環(huán)境、資源等多方面的挑戰(zhàn),關注廢舊動力鋰電池的回收再利用,尋求技術上可行、環(huán)境經濟上可取的科學處理方法,既是時代的要求,也是電池產品可持續(xù)生存發(fā)展的必由之路。
廢舊鋰電池主要由外殼(鋼/鋁/鋁塑膜)、正極(鋁集流體負載鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰/鎳鈷鋁酸鋰)、負極(銅/鎳/鋼集流體負載碳)、聚烯烴多孔隔膜、電解液(六氟磷酸鋰/高氯酸鋰/碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯)等物質組成。鋰動力電池回收利用兼具資源綜合回收和環(huán)境保護的雙重意義,是構筑新能源汽車產業(yè)閉鏈循環(huán)的關鍵所在。
現在,新能源汽車產業(yè)發(fā)展如火如荼,動力電池的使用量將大幅增加,由此產生的廢舊動力電池報廢量也將增加,據統計,2025年我國動力電池報廢量將達到116GWh(約78萬噸)。報廢的動力電池若處置不當,不僅會造成鎳、鈷、錳、鋰等有價資源的浪費,還會對生態(tài)環(huán)境產生負面影響。廢舊動力電池的回收既是我國應對資源短缺的重要措施,也是實現綠色發(fā)展的重要途徑。
20世紀90年代以來,長沙有色院順應國家新興產業(yè)發(fā)展趨勢,在鋰資源開采、選礦、提鋰、鋰電材料制備及廢舊鋰電回收等鋰資源全產業(yè)鏈全生命周期開發(fā)利用的核心技術領域全面布局,以技術創(chuàng)新為手段,以推廣應用為目的,通過持續(xù)的技術儲備、消化吸收、工程實踐和攻關創(chuàng)新,形成了一系列資源開發(fā)循環(huán)利用的核心技術和裝備,保障了國家戰(zhàn)略資源供給,彰顯了央企擔當。
長沙有色院創(chuàng)新研發(fā)了廢舊動力電池有價組分清潔回收新技術。在相關項目中首次采用國產全自動拆解設備進行廢舊電池拆解破碎分選,產出銅箔、鋁箔、黑粉,物料分離效果理想;發(fā)明了選擇性回收廢舊動力鋰電池正極材料技術,通過選擇性浸出與深度凈化分離等一系列技術研發(fā)與創(chuàng)新應用,大幅度提升了鋰回收率和硫酸錳產品質量,鎳鈷回收率也得到提高。該項目成果在寧夏、廣東等廢舊動力電池回收企業(yè)應用以來,實現了廢舊動力電池中有價組分高效清潔回收,黑粉回收率大于97%,鎳、鈷、錳、鋰回收率分別高于98.5%、98%、98%、90%。該技術較之傳統鎳鈷錳礦物冶金提取技術,可大幅降低碳排放,經濟和社會效益顯著。該項技術獲2023年中國有色金屬工業(yè)科學技術獎一等獎,2024年入選湖南省工業(yè)領域鼓勵發(fā)展的綠色低碳先進適用技術、裝備和產品目錄。
長沙有色院緊緊把握新能源汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展拉動鋰電池需求快速增長的機遇,充分利用自身在濕法冶金領域特別是鈷、鎳、錳、鋰冶煉領域的技術優(yōu)勢,大力拓展鋰電回收與三元材料項目的設計咨詢業(yè)務。近幾年,長沙有色院已陸續(xù)簽訂了睿達、順華、金泉等多個鋰電回收與三元材料類項目的設計咨詢合同,項目建設地位于湖南、天津、四川、浙江、廣東等地區(qū)。
該項目研發(fā)的廢舊動力電池資源循環(huán)利用技術,可在全國廢舊動力電池回收領域大范圍推廣,對提高我國廢舊動力電池高效、低碳、綠色回收有價金屬水平具有重大意義,應用前景十分廣闊。
廢舊鋰動力電池回收技術工程項目案例
1. 寧夏百川新材料有限公司廢舊電池回收產線項目
該項目廢舊電池芯拆解設計產能12000t/a;鈷錳催化劑處理設計產能300t/a;廢舊磷酸鐵鋰電池回收設計產能6000t/a;廢舊三元電池回收設計產能6000t/a;極片粉碎分選線設計產能為1t/h。項目采用自動化拆解—浸出—凈化—萃取—蒸發(fā)結晶冶煉工藝流程,主要產品為電池級硫酸鎳、電池級硫酸鈷、電池級硫酸錳、工業(yè)級碳酸鋰和副產元明粉。項目廢舊動力電池實現全自動化拆解,其中有價組分實現了高效回收,過程綠色環(huán)保。
2. 湖北金泉新材料公司廢舊鋰離子電池綜合回收利用項目
該項目以廢舊三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰廢極片料、三元廢極片料、鈷酸鋰廢極片料、鎳鈷廢料為原料,共計18kt/a,經過“拆解—還原焙燒—浸出—凈化—萃取—蒸發(fā)結晶”等工藝,生產硫酸鎳晶體、硫酸鈷晶體、硫酸錳晶體、電池級碳酸鋰及無水磷酸鐵。該項目的實施滿足了市場對于鋰鹽材料、磷酸鐵材料前驅體、三元材料前驅體的需求,對促進廢舊電池資源化乃至整個新能源汽車產業(yè)的快速健康發(fā)展具有重大意義。
責任編輯:任飛
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