Les piles au lithium usagées contiennent une quantité importante de ressources en métaux lourds non renouvelables à forte valeur économique. Le matériau de l'électrode positive des piles au lithium est la poudre d'oxyde de cobalt et de lithium. électrode Le matériau utilisé est de la poudre de graphite. Les deux électrodes contiennent des quantités importantes de métaux tels que le cobalt, le nickel, le manganèse, le cuivre et l'aluminium.
Le recyclage et le traitement efficaces des batteries au lithium mises au rebut ou non qualifiées peuvent non seulement atténuer la pression environnementale, mais également empêcher le gaspillage de métaux lourds précieux comme le cobalt, le nickel et le manganèse. Par conséquent, les pays du monde entier accordent une grande importance au recyclage des batteries au lithium usagées. Cela est dû aux limites des ressources et à la nécessité d'une gouvernance environnementale.
1. Recyclage à sec et recyclage humide
Dans le processus de recyclage et de traitement des batteries au lithium usagées, deux technologies principales sont utilisées : le recyclage à sec et le recyclage par voie humide. La technologie de recyclage par voie humide implique un long processus, nécessite des investissements importants et de nombreux équipements. Elle ne permet pas de recycler l'aluminium métallique et ne permet pas de traiter le PVDF des batteries au lithium.
En revanche, la technologie de recyclage à sec est principalement divisée en procédés à haute température (~800°C) et à basse température (~400°C). La technologie de recyclage à sec présente un parcours de traitement plus court et nécessite moins d'équipements. Elle peut traiter efficacement le PVDF, mais elle consomme beaucoup d'énergie et nécessite beaucoup de chaleur. Le processus de traitement à sec produit inévitablement du gaz acide HF (ou d'autres gaz halogénures d'hydrogène) et des gaz résiduaires de craquage organiques. Ceux-ci doivent être traités séparément pour éviter un impact environnemental important, ce qui nécessite un investissement important dans des installations de protection de l'environnement.
Les équipements de recyclage et de traitement des batteries au lithium comprennent généralement une ligne de démontage. Il s'agit d'une ligne de séparation d'air (pour la réutilisation) + broyage et concassage + ligne de production d'extraction (réextraction). La ligne de séparation d'air de broyage et de concassage est le cœur de l'équipement complet de recyclage et de traitement des batteries au lithium.
Cependant, de nombreux fabricants utilisent encore un processus spécifique. Ce processus implique le déchiquetage + le concassage secondaire, le broyage + la séparation par air (fours externes à haute et moyenne température). Ce processus ne permet pas de résoudre à la source les problèmes d'inflammabilité et d'explosion associés aux batteries au lithium usagées. Il entraîne des coûts de traitement approchant les 3 000 yuans par tonne.
Nous avons introduit des technologies étrangères avancées et mis en œuvre des réformes technologiques. Le mécanisme d'alimentation de notre four de pyrolyse à haute température autoproduit est conçu avec une régulation de vitesse à fréquence variable. Il s'agit de créer une bande sous vide à haute température, résolvant efficacement les risques d'incendie et d'explosion associés aux broyeurs.
Cette innovation réduit considérablement les coûts de production et d'exploitation des équipements. De plus, cette ligne de production unique de recyclage et de traitement des batteries au lithium ne nécessite pas d'azote ni d'autres gaz isolant l'oxygène. Elle réduit encore davantage les dépenses de production et d'exploitation.
2. Système de recyclage et de traitement des batteries au lithium usagées
Ce système comprend des équipements de recyclage et de traitement des batteries au lithium usagées, ainsi que des équipements de traitement des gaz résiduaires. L'équipement de recyclage et de traitement des batteries au lithium usagées se compose d'un dispositif de déchiquetage de prétraitement de recyclage des batteries au lithium, d'un dispositif de pyrolyse et d'un dispositif de post-traitement (comprenant des équipements de concassage secondaire, de broyage et de séparation d'air) connectés en séquence.
Le dispositif de pyrolyse comprend un four de pyrolyse, un dispositif de contrôle du volume d'air à fréquence variable, un dispositif de prétraitement de production, une intégration de four rotatif sec et un dispositif de post-traitement, tous connectés séquentiellement.
L'orifice d'échappement du four rotatif à sec est relié de manière tridimensionnelle à l'orifice de décharge du dispositif de déchiquetage de prétraitement et au dispositif de protection de l'environnement de production. La sortie des gaz résiduaires de craquage du four de pyrolyse est reliée au dispositif de protection de l'environnement. Pour résoudre le problème de la consommation d'énergie élevée dans le recyclage par voie sèche des batteries au lithium usagées, l'ensemble complet d'équipements comprend également un échangeur de chaleur externe, installé à l'extérieur du four de pyrolyse.
L'entrée d'air de l'échangeur de chaleur externe est reliée à l'orifice d'évacuation des gaz de combustion à haute température du dispositif de protection de l'environnement. Le tuyau de raccordement entre la sortie des gaz résiduaires de craquage du four de pyrolyse et le four rotatif à sec est équipé d'un manchon isolant ; l'un des tuyaux de dérivation est relié à l'entrée d'air de l'échangeur de chaleur externe et un dispositif de régulation de débit est installé au niveau de l'orifice d'évacuation des gaz de combustion à haute température.
Les gaz résiduaires générés par le four rotatif à sec pénètrent dans l'échangeur de chaleur externe du dispositif de pyrolyse par l'orifice d'évacuation des gaz de combustion à haute température du dispositif de protection de l'environnement, servant de source de chaleur pour le four de pyrolyse.
3. Objectif du dispositif de régulation du débit
Le dispositif de régulation de débit au niveau de l'orifice d'évacuation des gaz de combustion à haute température est conçu pour contrôler le volume de gaz de combustion à haute température entrant dans le tuyau de dérivation. En réglant le volume d'air à travers ce dispositif, la température des gaz de combustion entrant dans l'entrée d'air de l'échangeur de chaleur externe peut être maintenue dans la plage de 400 °C à 1 000 °C.
Idéalement, cette température doit être contrôlée entre 500°C et 650°C. Cela crée une zone de vide, garantissant que le broyeur et le four de pyrolyse fonctionnent dans un environnement sans oxygène, ce qui permet de prévenir efficacement les incendies et les explosions dans le recyclage des batteries au lithium à la source.
Après avoir été broyées, les batteries au lithium usagées sont introduites dans le four de pyrolyse, où les matières organiques des batteries subissent une pyrolyse. Au cours de ce processus, le liant PVDF, l'hexafluorophosphate de lithium et les solvants organiques présents dans les batteries au lithium usagées se décomposent sous l'effet de la chaleur, générant des gaz résiduaires de craquage. Ces gaz résiduaires de craquage sont ensuite brûlés, ce qui entraîne la production de dioxyde de carbone, d'eau, de HF et d'autres gaz.
L'oxyde de calcium de taille nanométrique présent dans le dispositif de traitement des gaz résiduaires est très actif aux températures de fonctionnement. Il réagit rapidement avec le HF pour former du fluorure de calcium, empêchant le HF de pénétrer dans l'atmosphère. De même, tous les gaz halogénés d'hydrogène restants se combinent avec le calcium pour former un halogénure de calcium, tandis que le dioxyde de carbone et l'eau sont traités par le dispositif de protection de l'environnement de production de ciment, garantissant qu'ils respectent les normes d'émission.
