Las baterías de litio desechadas contienen una cantidad significativa de recursos de metales pesados no renovables con un alto valor económico. El material del electrodo positivo de las baterías de litio es polvo de óxido de cobalto y litio. electrodo El material es polvo de grafito. Ambos electrodos contienen cantidades importantes de metales como cobalto, níquel, manganeso, cobre y aluminio.
El reciclaje y procesamiento eficaz de baterías de litio desechadas o no aptas no solo puede aliviar la presión ambiental, sino que también puede evitar el desperdicio de metales pesados valiosos como el cobalto, el níquel y el manganeso. En consecuencia, los países de todo el mundo otorgan gran importancia al reciclaje de baterías de litio usadas. Esto se debe a las limitaciones de los recursos y a la necesidad de una gobernanza ambiental.
1. Reciclaje en seco y reciclaje en húmedo
En el proceso de reciclaje y tratamiento de baterías de litio usadas, se utilizan dos tecnologías principales: reciclaje en seco y reciclaje en húmedo. La tecnología de reciclaje en húmedo implica un largo proceso, requiere una inversión significativa y demanda numerosos equipos. No puede reciclar aluminio metálico ni tratar el PVDF en las baterías de litio.
Por otro lado, la tecnología de reciclaje en seco se divide principalmente en procesos secos de alta temperatura (~800 °C) y de baja temperatura (~400 °C). La tecnología de reciclaje en seco presenta una ruta de proceso más corta y menos requisitos de equipo. Puede tratar eficazmente el PVDF, pero tiene un alto consumo de energía y requiere un calor sustancial. El proceso de tratamiento en seco produce inevitablemente gas ácido HF (u otros gases de haluro de hidrógeno) y gases residuales de craqueo orgánico. Estos deben tratarse por separado para evitar un impacto ambiental significativo, lo que requiere una gran inversión en instalaciones de protección ambiental.
Los equipos de reciclaje y procesamiento de baterías de litio generalmente incluyen una línea de desmontaje. Es una línea de separación de aire para molienda y trituración (para reutilización) + una línea de producción de extracción (reextracción). La línea de separación de aire para molienda y trituración es el núcleo del equipo completo de reciclaje y procesamiento de baterías de litio.
Sin embargo, muchos fabricantes siguen utilizando un proceso específico que implica trituración + trituración secundaria, molienda + separación por aire (hornos externos de temperatura alta y media). Este proceso no soluciona los problemas de inflamabilidad y explosión asociados con las baterías de litio usadas en funcionamiento en la fuente, lo que da como resultado costos de procesamiento que se acercan a los 3.000 yuanes por tonelada.
Hemos introducido tecnología extranjera avanzada e implementado reformas tecnológicas. El mecanismo de alimentación de nuestro horno de pirólisis de alta temperatura de fabricación propia está diseñado con regulación de velocidad de frecuencia variable. Esto es para crear una cinta de vacío de alta temperatura, solucionando eficazmente los riesgos de incendio y explosión asociados con las trituradoras.
Esta innovación reduce significativamente los costos de producción y operación de los equipos. Además, esta exclusiva línea de producción de equipos de reciclaje y procesamiento de baterías de litio no requiere nitrógeno ni otros gases que aíslen el oxígeno, lo que reduce aún más los gastos de producción y operación.
2. Sistema de reciclaje y procesamiento de baterías de litio usadas
Este sistema incluye equipos de reciclaje y procesamiento de baterías de litio usadas, así como equipos de tratamiento de gases residuales. El equipo de reciclaje y procesamiento de baterías de litio usadas consta de un dispositivo de trituración de preprocesamiento de reciclaje de baterías de litio, un dispositivo de pirólisis y un dispositivo de posprocesamiento (que incluye equipos de trituración secundaria, molienda y separación de aire) conectados en secuencia.
El dispositivo de pirólisis incluye un horno de pirólisis, un dispositivo de control de volumen de aire de frecuencia variable, un dispositivo de preprocesamiento de producción, una integración de horno rotatorio seco y un dispositivo de posprocesamiento, todos conectados secuencialmente.
El orificio de escape del horno rotatorio seco está conectado tridimensionalmente al orificio de descarga del dispositivo de trituración de preprocesamiento y al dispositivo de protección ambiental de producción. La salida de gases residuales de craqueo del horno de pirólisis está conectada al dispositivo de protección ambiental. Para abordar el problema del alto consumo de energía en el reciclaje de baterías de litio usadas por proceso seco, el conjunto completo de equipos también incluye un intercambiador de calor externo, instalado en el exterior del horno de pirólisis.
La entrada de aire del intercambiador de calor externo está conectada al puerto de descarga de gases de combustión de alta temperatura del dispositivo de protección ambiental. El tubo de conexión entre la salida de gases residuales de craqueo del horno de pirólisis y el horno rotatorio de proceso seco está equipado con un manguito de aislamiento; uno de los tubos de derivación está conectado a la entrada de aire del intercambiador de calor externo, y un dispositivo de regulación de flujo está instalado en el puerto de descarga de gases de combustión de alta temperatura.
El gas residual generado por el horno rotatorio de proceso seco ingresa al intercambiador de calor externo del dispositivo de pirólisis a través del puerto de descarga de gases de combustión de alta temperatura del dispositivo de protección ambiental, y sirve como fuente de calor para el horno de pirólisis.
3. Propósito del dispositivo regulador de flujo
El dispositivo regulador de caudal en el puerto de descarga de gases de combustión de alta temperatura está diseñado para controlar el volumen de gases de combustión de alta temperatura que ingresan a la tubería de derivación. Al ajustar el volumen de aire a través de este dispositivo, la temperatura de los gases de combustión que ingresan a la entrada de aire del intercambiador de calor externo se puede mantener dentro del rango de 400 °C a 1000 °C.
Lo ideal es que esta temperatura se controle entre 500 °C y 650 °C. Esto crea una zona de vacío, lo que garantiza que la trituradora y el horno de pirólisis funcionen en un entorno libre de oxígeno, abordando de manera eficaz la prevención de incendios y explosiones en el reciclaje de baterías de litio desde la fuente.
Después de ser trituradas, las baterías de litio usadas se introducen en el horno de pirólisis, donde los materiales orgánicos que contienen se someten a pirólisis. Durante este proceso, el aglutinante PVDF, el hexafluorofosfato de litio y los disolventes orgánicos presentes en las baterías de litio usadas se descomponen debido al calor, generando gas residual de craqueo. Este gas residual de craqueo se quema, lo que da como resultado la producción de dióxido de carbono, agua, HF y otros gases.
El óxido de calcio de tamaño nanométrico del dispositivo de tratamiento de gases residuales es muy activo a temperaturas de funcionamiento. Reacciona rápidamente con el HF para formar fluoruro de calcio, lo que evita que el HF entre en la atmósfera. De manera similar, los gases de haluro de hidrógeno restantes se combinan con el calcio para formar haluro de calcio, mientras que el dióxido de carbono y el agua son tratados por el dispositivo de protección ambiental de la producción de cemento, lo que garantiza que cumplan con los estándares de emisiones.
