巨峰公司的廢鋰電池帶電破碎熱解分選技術(shù)的發(fā)展歷程

河南巨峰公司自2010年至今歷經(jīng)15年的研發(fā)與經(jīng)驗(yàn)沉淀積累，自2017年聯(lián)合長沙礦冶研究院資源所共同研發(fā)，使廢鋰電池破碎預(yù)處理經(jīng)過7次技術(shù)迭代升級。

從原始1代電池鹽水放電后直接焚燒分選，2代電池鹽水放電破碎打粉分選回收，3代電池放電拆解揮發(fā)正負(fù)極分離打粉，4代電池放電破碎熱解預(yù)處理，在2017年研發(fā)的5代電池帶電水法保護(hù)烘干分選處理，與長沙礦冶研究院資源所共同研發(fā)的6代帶電電池氮?dú)獗Ｗo(hù)破碎預(yù)處理分選技術(shù)，巨峰公司與長沙礦冶研究院資源所歷經(jīng)6年與2023年10月研發(fā)出第7代帶電破碎+低溫?fù)]發(fā)+無氧熱解+柔性脫粉+氣流分級+超聲波比重分+尾氣自供熱+尾氣雙堿法處理等全流程技術(shù)路線。

第7代全流程技術(shù)路線突破了傳統(tǒng)回收工藝“放電+破碎+焚燒+打粉”帶來的安全隱患、效率低、污染重等問題，實(shí)現(xiàn)了高效、安全、綠色、智能的廢舊鋰電池資源化利用，是當(dāng)前國內(nèi)及全球領(lǐng)排名的物理法回收技術(shù)方案之一，該技術(shù)摒棄了低端鹽水放電打粉法。該技術(shù)廣泛用于廣大鋰電企業(yè)中，已在南都電源、贛鋒鋰業(yè)、河南巨山、中創(chuàng)新航、南都華鉑、路橋蜀礦、比亞迪、長遠(yuǎn)鋰科、青海弗迪、中科院過程所、北京礦院、長沙礦冶院、湖北景鋰、金馳能源、廈門鎢業(yè)、山西岷科、湖南騰馳、河南海象、南陽再亮等幾十家企業(yè)規(guī)模化項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。

帶電鋰電池處理設(shè)備也叫廢舊鋰電池回收設(shè)備、廢帶電鋰電池破碎分選設(shè)備、廢舊鋰電池打粉設(shè)備、帶電鋰電池回收處理設(shè)備、鋰電池回收預(yù)處理設(shè)備等。

帶電鋰電池破碎熱解分選預(yù)處理工藝流程

該帶電預(yù)處理工藝技術(shù)通過帶電電池貧氧撕破從源頭提升安全與效率；利用熱揮發(fā)與無氧裂解徹底清除有機(jī)組分，電池余電發(fā)熱與揮發(fā)熱解氣自燃供熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能及保障后端工藝穩(wěn)定；最后借助柔性剝離與多級精密分選，實(shí)現(xiàn)有價(jià)資源的高純回收率提取。整流程形成了安全、環(huán)保、節(jié)能、高效且資源化程度高的閉環(huán)，是當(dāng)前廢鋰離子電池資源化利用的代表技術(shù)路線。

帶電鋰電池破碎預(yù)處理工藝原理簡述

該技術(shù)主要包括5個核心環(huán)節(jié)：

1、帶電破碎（安全破碎）：主要對帶電電池安全破碎。

無需放電電池在氮?dú)獗Ｗo(hù)直接撕破，采用組合串聯(lián)式兩套多軸撕破組合，對大小電池可同時撕破至15-50mm碎片，系統(tǒng)配有氧監(jiān)測、水式防爆、自動滅火、溫壓傳感等多重安全機(jī)制，確保運(yùn)行中氧含量≤3%，防止起火燃燒及爆炸

   · 核心優(yōu)點(diǎn)：省去放電工序，提升效率；惰性氣體保護(hù)有效預(yù)防破碎時起火爆炸，確保安全。

2、電解液熱揮發(fā)：撕破物料含的電解液，此步驟旨在將其安全去除。

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下含氧≤3%，溫度在150-350℃條件下，利用帶電放電發(fā)熱和尾氣燃燒余熱作為熱源，使電解液在短時間內(nèi)迅速揮發(fā)。揮發(fā)出的氣體被負(fù)壓系統(tǒng)瞬間抽走，并導(dǎo)入后續(xù)的燃燒供熱；電解液揮發(fā)可減小熱裂解的負(fù)荷，防止低閃點(diǎn)有機(jī)氣在熱解系統(tǒng)中產(chǎn)生閃爆現(xiàn)象。該系統(tǒng)設(shè)有防爆系統(tǒng)。

   · 核心優(yōu)點(diǎn)：余電利用、尾氣余熱利用，節(jié)能降耗、氧控制、水式防爆，負(fù)壓收集氣體外泄，保障生產(chǎn)安全與環(huán)保。

3、高溫?zé)o氧熱解：主要除去電池中的隔膜、粘結(jié)劑（如PVDF）等有機(jī)組分。

揮發(fā)物料進(jìn)回轉(zhuǎn)高溫?zé)峤鉅t，在400–600℃、無氧環(huán)境下熱解；再次把電解液、隔膜、粘結(jié)劑（如PVDF）等有機(jī)物熱解揮發(fā)，生成小分子氣體。裂解氣導(dǎo)入燃燒供熱，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用。

    · 核心優(yōu)點(diǎn)：高效去除有機(jī)物（去除率達(dá)99%），極粉更純凈；裂解氣回用，節(jié)能環(huán)保；無氧下杜絕了二噁英等有害氣的生成。

4、柔性脫粉與篩分：該環(huán)節(jié)是將集流體（銅鋁箔）上的材料（黑粉）熱解剝離篩分。

經(jīng)過熱解后，黑粉與銅鋁箔結(jié)合力非常弱，采用柔性揉搓方式，即可將黑粉與金屬箔剝離，粉-箔分離率 >95%，再進(jìn)行摩擦團(tuán)粒，團(tuán)粒同時把金屬箔上的黑粉再次分離，金屬粒與黑粉進(jìn)行氣流分級與超聲波篩選，使銅鋁與黑粉有效分離。

    · 核心優(yōu)點(diǎn)：揉搓與摩擦剝離效率高，分離效果更徹底，黑粉與銅鋁粒純度高，是主流物理方法。

5、金屬精分選：是將混合金屬類精確分離成高純度的單一組分。

根據(jù)金屬物類的物理特性差異，采用磁選、渦電流分選、色選、超聲波比重分選等物理分選將銅鋁鐵不銹鋼分離；

    · 核心優(yōu)點(diǎn)：分選精度高，能高達(dá)98%以上金屬純度，金屬回收率可達(dá)約99%；全程為物理分選，避免二次污染。

帶電鋰電池破碎預(yù)處理工藝特點(diǎn)

a. 帶電回收余電利用：各種電池?zé)o需放電，帶電殘余電能發(fā)熱再利用；

b. 安全性高：無需放電，無氧環(huán)境+氮?dú)獗Ｗo(hù)，杜絕燃爆風(fēng)險(xiǎn)；  

c. 多元化兼容性：（三元電池回收、磷酸鐵鋰電池回收、正負(fù)極片熱解脫粉、黑粉提純除銅鋁、銅鋁粒精分等功能）； 

d. 尾氣處理成本低投資小：電解液揮發(fā)與熱解氣燃燒供熱與尾氣處理相結(jié)合，減少設(shè)備投資約300萬元，摒棄RTO蓄熱設(shè)備；  

e. 柔性剝離脫粉：柔性揉搓剝離脫粉，提高銅鋁與極粉回收率及純度； 

f. 氣流離心分級：利用引風(fēng)固有風(fēng)壓，經(jīng)離心輪使極粉和金屬粒分級，摒棄使用低效率的振動篩，使極粉純度提高近99%；

g. 銅鋁粒超聲比重分：超聲波分選技術(shù)，產(chǎn)量大純度高，銅鋁純度可達(dá)98.5%以上；

h. 密閉負(fù)壓收集黑粉：黑粉為密封負(fù)壓引出收集倉中，無粉塵外泄使車間無粉塵污染；粉塵≤10mg/m3，

i. 產(chǎn)量高經(jīng)濟(jì)性高：單線年處理達(dá)3萬噸，帶電鋰電池噸生產(chǎn)成本約350元，節(jié)省放電與余電利用成本，投資回報(bào)期約2年；

j. 智能化高:PLC+AI系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控，自動優(yōu)化分選參數(shù)，支持遠(yuǎn)程運(yùn)維。

帶電鋰電池破碎預(yù)處理工藝優(yōu)點(diǎn)

1.帶電破碎預(yù)處理減少了放電的設(shè)備投入與成本，且?guī)щ婋姵仄扑闀r殘余電能發(fā)熱二次利用； 

2.帶電破碎經(jīng)7代升級改進(jìn)，大大減少氮?dú)馐褂昧浚瑖崕щ娖扑楹牡獨(dú)饬考兌?8.5%每噸約80立方左右； 

3.帶電破碎使用封閉組合串聯(lián)撕破設(shè)備，從圓柱到模組長度從18MM-500MM電池模組均可一次性完成撕破，帶電電池撕破最大產(chǎn)量帶電5噸； 

4.鋰電料經(jīng)低溫?fù)]發(fā)。中溫?fù)]發(fā)、高溫?zé)峤狻⒂鄿責(zé)峤饧袄鋮s系統(tǒng)，物料通過區(qū)域長約50米，使物料得到充分揮發(fā)、熱解與冷卻； 

5.電解液與有機(jī)物得到充分利用，揮發(fā)與熱解廢氣燃燒對熱解、中溫?fù)]發(fā)、低溫?fù)]發(fā)及預(yù)熱補(bǔ)氧空氣供熱，使整個廢氣燃燒供熱利用率近80%； 

6.帶電鋰電預(yù)處理達(dá)到1噸以上，幾乎無需外界熱源，電池余電和所含有機(jī)物熱解氣燃燒供熱達(dá)到自足； 

7.熱解物料槳葉冷卻系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有脫粉功能，冷卻時脫粉率達(dá)到70%，同時使物料冷卻到安全溫度50度以下； 

8.使用磁選、色選、渦電流分選把銅塊、鋁塊、不銹鋼、鐵類徹底分離； 

9.使用柔性揉搓脫粉，減對正負(fù)銅鋁產(chǎn)生細(xì)粉，提高極粉純度和銅鋁回收率，同時車間噪音低，正常運(yùn)行低于80分貝； 

10.篩選使用氣流離心分級篩，達(dá)到無振動機(jī)械力。提高純度、效率及穩(wěn)定性； 

11.各極粉出口均為負(fù)壓收集系統(tǒng)，避免粉塵的產(chǎn)生； 

12.廢氣無需RTO系統(tǒng)燃燒處理，大大降低廢氣處理成本； 

13.帶電鋰電回收預(yù)處理，噸耗氮?dú)饬浚?00立方，天然氣為0立方，同比其他廠家氮?dú)馀c天然氣量減少5倍以上；

14.該生產(chǎn)工藝單條生產(chǎn)線處理量年可達(dá)3萬噸，處理成本低于350元/噸； 

該技術(shù)帶電貧氧破碎+電解液揮發(fā)+無氧熱解+柔性脫粉+精分選的閉環(huán)工藝，解決了傳統(tǒng)回收中“放電慢、污染重、金屬損失大”等痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了安全破碎→ 有機(jī)去除 → 高效脫粉 → 精準(zhǔn)分選 → 高純回收。

指標(biāo)參數(shù)及成本核算（以下為非鹽水放電回收指標(biāo)，具體以驗(yàn)收為準(zhǔn)）