鉅大LARGE | 點擊量：1010次 | 2023年09月21日
北京礦冶研究院王海北：智能化、精細化分離技術(shù)是動力鋰電池回收的發(fā)展方向
北京礦冶科技集團有限公司、冶金研究設(shè)計所所長王海北
四月十七日，由電池聯(lián)盟、我國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會電池專業(yè)委員會、我國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會、清華大學(xué)、北京理工大學(xué)主辦的第七屆汽車動力蓄電池回收再生暨二次電池回收和再生技術(shù)研討會在北京隆重召開，北京礦冶科技集團有限公司、冶金研究設(shè)計所所長王海北在會上做了題為《廢動力鋰電池回收技術(shù)及經(jīng)濟性分析》的演講。以下為演講全文。
(以下內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場文字實錄,未經(jīng)發(fā)言人本人審閱,僅供參考)
各位上午好!非常高興，電池聯(lián)盟供應(yīng)這么好的機會，也非常興奮，看到一批民族公司取得這么好的成就。
動力鋰電池和動力鋰電池回收現(xiàn)在討論都很熱，對一些精準市場也有非常大影響，比如像鎳，我們了解鎳重要應(yīng)用在不銹鋼行業(yè)，在電池比例比較低，但是最近硫酸鎳比例明顯高于動力鋰電池的價格。還有鈷77%都是用在電池上，它的市場價格受影響比較大。根據(jù)預(yù)測，未來相當(dāng)一段時間，估計會處在高價位，大家了解剛果金政策發(fā)生很多的變化，包括最近國際形勢，像美英法打敘利亞等等，有可能發(fā)生一些戰(zhàn)爭，往往戰(zhàn)爭對鈷的價格影響是比較大的。鋰這塊我不講了，現(xiàn)在鋰的價格也是比較高。
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第二部分，重點講一下廢動力鋰電池回收的技術(shù)。分成三部分，第一部分，預(yù)處理，不管是用火法還是濕法，預(yù)處理是必不可少的。第二個就是火法冶煉技術(shù)，第三是濕法冶煉技術(shù)。我有一個小問題和大家交流一下，前段時間我看到物資再生協(xié)會牽頭搞了一個團體標準，我也看了一下，雖然我沒有參會，但是里面有一些概念在我們冶金行業(yè)，我們要探討一下。有關(guān)濕法和火法的概念，比如說你的干燥，噴燒，焚燒，這在冶金都屬于濕法的范疇，火法是熔池熔煉，所以有機會大家可以進一步探討一下。
有關(guān)預(yù)處理，第一個就是機械的破碎和分選，現(xiàn)在也有一些技術(shù)，比如說通過切割破碎進行磁選，重選，渦電選礦等方式將鐵、銅、鋁、正極材料粉末、塑料等分離。像德國的弗勞恩霍夫應(yīng)用研究協(xié)會采用脈沖的方式將正極粉末材料從鋁片上剝離，取得了很好的效果。還有自動化切割和選擇性分離的技術(shù)也在研究，把電池通過一些機械方式切割完以后，選擇性把正負極材料選擇出來，將來假如正極材料是不是可以通過直接的修復(fù)，不通過一系列的濕法，又萃取分離，再生產(chǎn)硫酸鎳，硫酸鈷，搞三元合成，這個過程是很復(fù)雜的，是不是有可能通過成分調(diào)控進行直接的修復(fù)。第三個就是焚燒，在一定的溫度下，通常情況下不會超過900度，超過就會出現(xiàn)兩個問題，一個是鋁會發(fā)生一些變化，二就是鎳氧化物會發(fā)生變化，使得鎳在濕法冶金過程降低。第二類就是火法的熔煉技術(shù)，采用火法熔煉技術(shù)處理廢舊電池可分為兩種方法，一是采用電爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鈷合金，然后合金再進行濕法精煉分離提純鎳鈷，目前采用火法熔煉單純處理電池材料還沒有規(guī)模化生產(chǎn)。第二就是現(xiàn)在提倡協(xié)同冶煉，因為再生冶煉和原生礦冶煉不相同，面對的原料很復(fù)雜，包括種類和成分變化很大，這個時候就要進行協(xié)同冶煉技術(shù)方法，包括日本一些公司采用熔池熔煉爐，進行配料以后進行熔煉，再吹練，再進行濕法的精煉。比如說這是一個奧斯買特爐模型，把物料和溶劑進行搭配以后進入到爐子，通入氧氣，產(chǎn)出一個銅基的合金，有銅、鎳、鈷等金屬，煙氣部分要有一些特殊的處理，收塵、驟冷等。這個流程相比較較簡短，另外原料的適應(yīng)性比較強，另外一個最重要的就是環(huán)保，現(xiàn)在公司面對的環(huán)保壓力都非常大，經(jīng)過高溫的過程，它產(chǎn)出的渣是一般固廢，不是危廢。另外，在高溫條件下，金屬的捕收率是非常高的。不足的地方，一個是火法投資比較大，另外就是在這個過程中，鋰的回收相對難度大一些。還有一個鋁就損失掉了，因為都造渣了，利用不了了。我們對有毒有害的元素，因為在電池里，氟的走向分布比較復(fù)雜，我們做了一些研究，這是研究的結(jié)果和模型，在高溫下超過600度的時候，我們特別研究了1000度到1300度，超過600度的時候，氟和硫酸鋁很容易分解，起初是分解出幾種氟化物，在這個過程中，當(dāng)遇到水的時候，它會立即變成氟化氫，水的存在是氟化氫出現(xiàn)的很重要的條件，這個圖是我們在含水0.5%情況下，我們發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)氟化氫的趨勢是非常明顯的。這是一個爐子煙氣重要成分，除了氟化氫，還有一氧化碳，二氧化碳，氮氣，還有一些硫。這組試驗反映了在不同水分的條件下，這組數(shù)據(jù)還是非常明顯，隨著水分的降低，氟化氫的產(chǎn)出量顯著降低。在這個過程中，我們也提出了一些解決方法，防止氟化氫的出現(xiàn)，一個是在熔煉過程中加入少量石灰石，因為氟化鈣相對穩(wěn)定，在熔煉過程中會進入到渣里去。第二個就是在爐子的煙氣洗滌過程中加入少量的水玻璃，腐蝕性就低了。第三就是盡可能降低入爐原料的含水量，剛才講了氟化氫的出現(xiàn)和含水率是密切相關(guān)的。
第二個，有關(guān)磷的走向，在這個過程中，它取決于熔煉爐的氣氛，假如是氧化的條件下，磷重要是以磷酸鈣進入到熔煉渣里，這個沒有問題，我們處理過程中，這個時候就會被還原成單質(zhì)磷，假如含磷高會進入到金屬，對后續(xù)的冶煉來講新增了一定的困難。
第三個部分就是濕法冶金技術(shù)，可以分成預(yù)處理，浸出等。一個是預(yù)處理，重要是將金屬鋁選擇性溶解。第二個是堿的預(yù)處理，加入一定的氫氧化鈉，氯酸鈉溶液可以生產(chǎn)氫氧化鋁，作為煉鋁的材料。第二就是浸出液鎳、鈷、錳的分離，這比較成熟，通常采用萃取方法，在這個過程中我要重點提的是有關(guān)鋰這塊，假如我們前面沒有選擇性分離鋰的話，萃取過程中它會進入到鎳的萃取里，目前在再生過程中，關(guān)于再生利用產(chǎn)出的硫酸鎳中，鋰的限制目前還沒有標準，只是每個公司根據(jù)自己的情況掌握，比如說控制在200還是300ppm，假如說不進行特殊處理的話，鎳和鋰的分離在萃取過程中還是有一定的困難。
有關(guān)鋰的回收也有兩個方法，第一個比較傳統(tǒng)，就是酸浸完以后進入到溶液里了，從最終的萃取后液中蒸發(fā)濃縮，采用過飽和碳酸鈉溶液沉淀碳酸鋰，這個成本還是比較高的。第二個就是鋰的選擇性分離，在前端是不是可以先把鋰分離出來，再去回收鎳、鈷、錳，目前這個技術(shù)還是有的。這是有關(guān)技術(shù)方面目前的情況。
第四部分介紹一下技術(shù)發(fā)展的趨勢。剛才都講了梯次利用，是退役電池回收的方向，但是這里也存在一些不確定性。第一，我們我國人還是要在利舊的觀念上還是要做一些普及，現(xiàn)在人們生活水平越來越高，包括個人，包括公司，可能寧可用新的東西，對二次的東西可能不太接受，這是一個。第二個，就是安全責(zé)任的歸屬問題，比如這個東西進行重組以后又用了，后續(xù)的安全問題誰來負責(zé)，這也是一個不確定性。第三個就是有關(guān)電池檢測和重組技術(shù)，目前還要進一步完善。第四就是潛在的市場，雖然我們都說，比如說儲能用在低速車上，包括我們和鐵塔公司合作，目前還是處于預(yù)測和嘗試階段，還沒有形成一個真正成熟的市場。第二個技術(shù)發(fā)展趨勢，就是協(xié)同冶煉的過程，這個過程為我們公司供應(yīng)了很大的空間，包括成長空間，實際上現(xiàn)在很多公司，包括在座的公司，你不管是用火法工藝還是濕法工藝，要達到公司的穩(wěn)定生產(chǎn)，要想盈利，你不太可能僅僅處理電池的東西，可能搭配一些鎳鈷負極物，氫氧化物等等達到公司盈利的水平，這就是協(xié)同冶煉的過程，這是非常重要的。第三，就是智能化精細化的分離技術(shù)，這個是將來一個很重要的發(fā)展方向。還有一個非全萃的技術(shù)，目前開發(fā)的濕法冶金技術(shù)還都是從溶液中將鎳提取出的。
第三大部分就是有關(guān)經(jīng)濟性這塊，在深圳的會上我也介紹了一下，電池回收它的價值還是非常高的，我們大概算了一下，綜合回收價值大概有4萬塊錢左右，比我們在山里挖礦價值多吧，現(xiàn)在從山里挖礦都處于盈利的邊緣，有的甚至還虧損。這是火法熔煉的生產(chǎn)成本，剛才講了采用熔池熔煉，整個處理下來，一噸鎳的成本大概23000多左右，鈷提純有45000左右，這個重要是前面的預(yù)處理比火法復(fù)雜，萃取過程中，雜質(zhì)的總量比經(jīng)過火法以后要高不少，包括環(huán)保處理成本等等，應(yīng)該說從道理上來講比火法要高。另外就是和現(xiàn)在煉鎳的公司相比，比如說從紅土礦里冶煉，現(xiàn)在打算大概要8萬塊錢成本，假如不算紅土礦，從鎳鈷附基物成本大概在2萬5到3萬之間。從上面的數(shù)據(jù)可以看得出來，廢舊動力鋰電池回收和從礦里提取鎳相比，那是非常有優(yōu)勢的，另外也解決了環(huán)保的問題。從未來的發(fā)展趨勢來講，火法比濕法我個人認為應(yīng)該是更具有優(yōu)勢。
這是我以上的報告，謝謝。有一些不對地方請批評指正。謝謝。
