我国废弃锂电池增速惊人

　　锂电池商品以其电压高、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电率小、能量密度大的优越性能，迅速大规模地进入市场，逐渐取代传统充电电池。由于锂电池性能日臻完善，应用范围还将不断拓宽，2010年我国锂电池产量达13.5亿只，并以年均15%的增长率持续增加。目前，我国已成为锂电池最大的生产、消费和出口国。

　　然而，巨大的消费之后是惊人的废弃。据统计，2010年全国移动电话用户达到8.59亿户，如果平均每个用户两年以内更换一部手机，每年会有2.86亿部手机被淘汰。按1部手机配2块电池计算，就意味着我国每年大约会有5.72亿块手机电池废弃。我国锂电池废弃量由此可见一斑。

　　分析表明：锂电池平均含钴12%～18%，锂1.2%～1.8%，铜8%～10%，铝4%～8%，壳体合金30%。以钴为例，一个重约40克的电池，含金属钴约6克，按每年报废1亿只计算，即可回收大约600吨钴，废锂电池中的钴含量比钴精矿含量还高!实现废锂电池的资源化回收，可以有效缓解我国有色金属资源的短缺，还可获得巨大的经济效益，这也是推动废锂电池回收处理行业发展的主要动力。

　　虽然锂电池比起一次性电池对环境的影响小些，但是它的正负极材料、电解液等物质对环境和人类的健康仍然有很大的危害，美国已将其归为各类电池中包含毒性物质最多的电池。我国对大量废弃锂电池的处理方式主要还是填埋，由于技术和经济等原因，目前锂电池回收率不足2%，既给环境造成巨大威胁和污染，同时也是一种资源浪费。

　　湿法回收技术规模化应用竞争力强

　　常州今创博凡能源新材料有限公司与高校合作，建立了以江苏技术师范学院、江苏省贵金属深加工技术及其应用重点实验室为技术支撑的课题组，立项研究从废锂离子电池中回收有价金属，经过3年研发，解决了生产中操作复杂、流程长、有机溶剂对环境造成危害等不利因素，缩短了工艺流程，降低了耗电量，提高了金属回收率、纯度和回收量，形成”每年8000吨废锂电池金属全封闭清洁回收工艺及其应用”成果。

　　项目属于固体废弃物资源化利用应用领域，技术原理是采用湿法冶金技术进行有色金属的分离和回收，包括浸出、溶液净化与富集、溶剂萃取等，另外还采用电冶金技术即电积最终获得单质金属产品。

　　技术路线是：首先对废锂电池进行预处理，包括放电、拆解、粉碎、分选;拆解后的塑料及铁外壳回收;分选后的电极材料进行碱浸出、酸浸出、除杂后，进行萃取。萃取是关键一步，将铜与钴、镍分离;铜进入电积槽进行电积产生电积铜产品;经萃取后的钴、镍溶液再进行萃取分离，这时经过结晶浓缩，直接得到钴盐和镍盐;或者经萃取分离的钴、镍分别进入电积槽中，得到电积钻和电积镍产品。电沉积工序的钻、铜、镍回收率达99%,品级分别达到99.98%、99.95%和 99.2%～99.9%，硫酸钴、硫酸镍产品等都达到相关标准。

　　本项目在最优化的研究成果前提下，进行规模化、产业化的研发和建设，建成一条年回收量达8000吨的废锂离子全封闭清洁生产线，回收得到钴1500吨、铜1200吨和镍420吨，总产值超过4亿元。将湿法回收重金属技术进行规模化应用，经了解在国内还未见，在国外也不多见。这项成果对全国废锂电池金属资源回收具有一定的指导作用，成功地填补了国内空白;清洁环保，成本低，利润高，在同类企业中具有较大的竞争优势。

　　工艺路线和设备有待规模化

　　采用湿法回收工艺，整合、简化工艺流程，整套工艺能耗低，产品回收率高。浸出工序采用3次回流浸出，提高浸出率至98.7%;高效的铜、钴萃取剂将铜、钴萃取分离出来，并富集成高浓度的硫酸铜液、硫酸钴液，使之满足电解沉积的工艺要求，提高了回收重金属的效率。电沉积工序电压和电流密度降低，节省电耗。整个工艺流程回收率高，是高值化生产工艺。

　　电积工序中，产生的少量硫酸雾废气用集气罩负压抽风收集处理，减少了废气排放;电积完的贫电积液，其中铜离子含量很低而硫酸浓度提高，作为反萃洗涤液或浸出液循环使用，综合利用率高。生产过程大都通过泵输送，各贮槽、循环槽、洗涤槽、萃取箱和电积槽均是封闭的，过程控制严密，机械化自动程度较高，减少了跑冒滴漏引起的原辅料损耗，也减少了污染物的无组织排放。

　　进行末端”三废”的治理时，

　　电积工序和萃取工序产生的硫酸雾、盐酸雾用碱液喷淋吸收处理，去除率高，废气排放量少。废水经处理后达标排放，滤渣、废渣用来做水泥、砖等建筑材料，固废处理处置率达到100%，实现污染达标排放。

　　废锂电池是危险废弃物，但从中回收重金属，最终得到电解钴、电解铜和电解镍等高附加值产品，可作为锂电池的生产原料，同时形成规模化的生产线，较好地实现了区域内资源的循环利用。国内也仅处于研究阶段，尚未见到规模化生产的报道。

　　项目采用粉碎分选一浸出一萃取-电积及浓缩结晶工艺回收废锂电池中的铜、钴、镍等有价金属，不仅对各个工序进行最优化研究，提高了酸浸出率和产品的纯度，而且整合缩减了工艺流程，降低了工艺操作的复杂性，降低回收成本，同时还提高工艺灵活度。根据市场调整产品种类，最终能得到电积钴、电积铜和电积镍等高附加值产品，又能得到硫酸钴、硫酸镍等生产锂电池的原料，实现了资源的循环利用。此外，还考虑到生产过程中产生的废气、废水、废渣等，加入环保治理环节，进行清洁生产，达到污染达标排放的目标。经中国资源综合利用协会组织专家组对项目进行科技成果鉴定，确定水平为国际领先。

　　链接

　　废锂电池的有效利用环保和经济效益明显

　　锂电池寿命再长也有废弃的那一天，使用越广泛、销量越大，废锂电池也就越多。大量报废的锂电池若不进行合适的处理，将带来一系列的问题，包括占用大量的堆放空间、造成环境污染等。废弃的锂电池虽然不含对环境有危害的重金属，但长期堆放可能使外壳受到腐蚀，造成电解液泄露，进入环境的有机电解液也将造成污染。因此，减轻对环境的危害是目前处理废弃锂电池所需要解决的课题之一。

　　废弃的锂电池中含有大量不可再生且经济价值高的金属资源，如钴、锂、镍、铜、铝等，如果能有效地回收处理废弃或不合格的锂电池，不仅能减轻废锉电池对环境的压力，还可以避免造成钴、镍等金属资源的浪费。因此，开发高效且环境友好的工艺与相应设备对废锂电池中的有价成分进行分离回收，是建设资源节约型和环境友好社会的迫切需求。

　　( 编辑/刘文林 )

返回第一电动网首页 >