Baterias de lítio descartadas contêm uma quantidade significativa de recursos de metais pesados não renováveis com alto valor econômico. O material do eletrodo positivo das baterias de lítio é pó de óxido de cobalto e lítio. O negativo eletrodo material é pó de grafite. Ambos os eletrodos contêm quantidades substanciais de metais como cobalto, níquel, manganês, cobre e alumínio.
A reciclagem e o processamento eficazes de baterias de lítio descartadas ou não qualificadas podem não apenas aliviar a pressão ambiental. Também podem evitar o desperdício de metais pesados valiosos como cobalto, níquel e manganês. Consequentemente, países em todo o mundo dão grande importância à reciclagem de baterias de lítio usadas. Isso se deve às limitações de recursos e à necessidade de governança ambiental.
1. Reciclagem a seco e reciclagem úmida
No processo de reciclagem e tratamento de baterias de lítio usadas, duas tecnologias principais são utilizadas: reciclagem a seco e reciclagem úmida. A tecnologia de reciclagem úmida envolve uma longa rota de processo, requer investimento significativo e demanda inúmeras peças de equipamento. Ela não consegue reciclar metal de alumínio e não consegue tratar o PVDF em baterias de lítio.
Por outro lado, a tecnologia de reciclagem a seco é dividida principalmente em processos secos de alta temperatura (~800°C) e baixa temperatura (~400°C). A tecnologia de reciclagem a seco apresenta uma rota de processo mais curta e menos requisitos de equipamento. Ela pode tratar PVDF de forma eficaz, mas tem alto consumo de energia e requer calor substancial. O processo de tratamento a seco inevitavelmente produz gás ácido HF (ou outros gases de haleto de hidrogênio) e gases residuais de craqueamento orgânico. Isso deve ser tratado separadamente para evitar impacto ambiental significativo, necessitando de um grande investimento em instalações de proteção ambiental.
O equipamento de reciclagem e processamento de baterias de lítio normalmente inclui uma linha de desmontagem. É (para reaproveitamento) + linha de separação de ar de moagem e britagem + linha de produção de extração (reextração). A linha de separação de ar de moagem e britagem é o núcleo do equipamento completo de reciclagem e processamento de baterias de lítio.
No entanto, muitos fabricantes ainda usam um processo específico. Esse processo envolve trituração + britagem secundária, moagem + separação de ar (fornos externos de alta e média temperatura). Esse processo não aborda os problemas inflamáveis e explosivos associados a baterias de lítio de resíduos vivos na fonte. Isso resulta em custos de processamento que se aproximam de 3.000 yuans por tonelada.
Introduzimos tecnologia estrangeira avançada e implementamos reformas tecnológicas. O mecanismo de alimentação do nosso forno de pirólise de alta temperatura autoproduzido é projetado com regulagem de velocidade de frequência variável. Isso é para criar uma correia de vácuo de alta temperatura, resolvendo efetivamente os riscos de incêndio e explosão associados aos trituradores.
Essa inovação reduz significativamente os custos de produção e operação do equipamento. Além disso, essa linha de produção exclusiva de equipamentos de reciclagem e processamento de baterias de lítio não requer nitrogênio ou outros gases isolantes de oxigênio. Ela reduz ainda mais as despesas de produção e operação.
2. Sistema de reciclagem e processamento de baterias de lítio residuais
Este sistema inclui equipamentos de reciclagem e processamento de baterias de lítio residuais, bem como equipamentos de tratamento de gás residual. O equipamento de reciclagem e processamento de baterias de lítio residuais consiste em um dispositivo de trituração de pré-processamento de reciclagem de baterias de lítio, um dispositivo de pirólise e um dispositivo de pós-processamento (incluindo equipamentos secundários de britagem, moagem e separação de ar) conectados em sequência.
O dispositivo de pirólise inclui um forno de pirólise, um dispositivo de controle de volume de ar de frequência variável, um dispositivo de pré-processamento de produção, uma integração de forno rotativo a seco e um dispositivo de pós-processamento, todos conectados sequencialmente.
A porta de exaustão do forno rotativo seco é conectada tridimensionalmente à porta de descarga do dispositivo de trituração de pré-processamento e ao dispositivo de proteção ambiental de produção. A saída de gás residual de craqueamento do forno de pirólise é conectada ao dispositivo de proteção ambiental. Para abordar a questão do alto consumo de energia na reciclagem de baterias de lítio usadas no processo a seco, o conjunto completo de equipamentos também inclui um trocador de calor externo, instalado na parte externa do forno de pirólise.
A entrada de ar do trocador de calor externo é conectada à porta de descarga de gás de combustão de alta temperatura do dispositivo de proteção ambiental. O tubo de conexão entre a saída de gás residual de craqueamento do forno de pirólise e o forno rotativo de processo a seco é equipado com uma luva de isolamento; um dos tubos de derivação é conectado à entrada de ar do trocador de calor externo, e um dispositivo regulador de fluxo é instalado na porta de descarga de gás de combustão de alta temperatura.
O gás residual gerado pelo forno rotativo de processo a seco entra no trocador de calor externo do dispositivo de pirólise através da porta de descarga de gás de combustão de alta temperatura do dispositivo de proteção ambiental, servindo como fonte de calor para o forno de pirólise.
3. Dispositivo regulador de fluxo Objetivo
O dispositivo regulador de fluxo na porta de descarga de gás de combustão de alta temperatura é projetado para controlar o volume de gás de combustão de alta temperatura que entra no tubo de derivação. Ao ajustar o volume de ar por meio deste dispositivo, a temperatura do gás de combustão que entra na entrada de ar do trocador de calor externo pode ser mantida dentro da faixa de 400 °C a 1000 °C.
Idealmente, essa temperatura deve ser controlada entre 500 °C e 650 °C. Isso cria uma zona de vácuo, garantindo que o triturador e o forno de pirólise operem em um ambiente livre de oxigênio, abordando efetivamente a prevenção de incêndio e explosão na reciclagem de baterias de lítio da fonte.
Após serem trituradas, as baterias de lítio residuais são alimentadas no forno de pirólise, onde os materiais orgânicos dentro das baterias sofrem pirólise. Durante esse processo, o ligante PVDF, o hexafluorofosfato de lítio e os solventes orgânicos presentes nas baterias de lítio residuais se decompõem devido ao calor, gerando gás residual de craqueamento. Esse gás residual de craqueamento é então queimado, resultando na produção de dióxido de carbono, água, HF e outros gases.
O óxido de cálcio nanométrico no dispositivo de tratamento de gás residual é altamente ativo em temperaturas operacionais. Ele reage rapidamente com HF para formar fluoreto de cálcio, impedindo que HF entre na atmosfera. Da mesma forma, quaisquer gases de haleto de hidrogênio restantes combinam-se com cálcio para formar haleto de cálcio, enquanto o dióxido de carbono e a água são tratados pelo dispositivo de proteção ambiental da produção de cimento, garantindo que atendam aos padrões de emissão.
