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北京礦冶科技集團有限公司、冶金研究設計所所長王海北

　　4月17日，由電池聯盟、中國電子節能技術協會電池專業委員會、中國高科技產業化研究會、清華大學、北京理工大學主辦的“第七屆汽車動力蓄電池回收再生暨二次電池回收與再生技術研討會”在北京隆重召開，北京礦冶科技集團有限公司、冶金研究設計所所長王海北在會上做了題為《廢動力電池回收技術及經濟性分析》的演講。以下為演講全文。

 

　　 (以下內容根據現場文字實錄,未經發言人本人審閱,僅供參考)

 

　　各位上午好！非常高興，電池聯盟提供這么好的機會，也非常興奮，看到一批民族企業取得這么好的成就。
 

　　動力電池和動力電池回收現在討論都很熱，對一些精準市場也有非常大影響，比如像鎳，我們知道鎳主要應用在不銹鋼行業，在電池比例比較低，但是最近硫酸鎳比例明顯高于動力電池的價格。還有鈷77%都是用在電池上，它的市場價格受影響比較大。根據預測，未來相當一段時間，估計會處在高價位，大家知道剛果金政策發生很多的變化，包括最近國際形勢，像美英法打敘利亞等等，有可能發生一些戰爭，往往戰爭對鈷的價格影響是比較大的。鋰這塊我不講了，現在鋰的價格也是比較高。
 

　　第二部分，重點講一下廢動力電池回收的技術。分成三部分，第一部分，預處理，不管是用火法還是濕法，預處理是必不可少的。第二個就是火法冶煉技術，第三是濕法冶煉技術。我有一個小問題和大家交流一下，前段時間我看到物資再生協會牽頭搞了一個團體標準，我也看了一下，雖然我沒有參會，但是里面有一些概念在我們冶金行業，我們需要探討一下。關于濕法和火法的概念，比如說你的干燥，噴燒，焚燒，這在冶金都屬于濕法的范疇，火法是熔池熔煉，所以有機會大家可以進一步探討一下。
 

　　關于預處理，第一個就是機械的破碎和分選，現在也有一些技術，比如說通過切割破碎進行磁選，重選，渦電選礦等方式將鐵、銅、鋁、正極材料粉末、塑料等分離。像德國的弗勞恩霍夫應用研究協會采用脈沖的方式將正極粉末材料從鋁片上剝離，取得了很好的效果。還有自動化切割和選擇性分離的技術也在研究，把電池通過一些機械方式切割完以后，選擇性把正負極材料選擇出來，將來如果正極材料是不是可以通過直接的修復，不通過一系列的濕法，又萃取分離，再生產硫酸鎳，硫酸鈷，搞三元合成，這個過程是很復雜的，是不是有可能通過成分調控進行直接的修復。第三個就是焚燒，在一定的溫度下，通常情況下不會超過900度，超過就會出現兩個問題，一個是鋁會發生一些變化，二就是鎳氧化物會發生變化，使得鎳在濕法冶金過程降低。第二類就是火法的熔煉技術，采用火法熔煉技術處理廢舊電池可分為兩種方法，一是采用電爐還原熔煉生產鎳鈷合金，然后合金再進行濕法精煉分離提純鎳鈷，目前采用火法熔煉單純處理電池材料還沒有規模化生產。第二就是現在提倡協同冶煉，因為再生冶煉和原生礦冶煉不一樣，面臨的原料很復雜，包括種類和成分變化很大，這個時候就需要進行協同冶煉技術方案，包括日本一些企業采用熔池熔煉爐，進行配料以后進行熔煉，再吹練，再進行濕法的精煉。比如說這是一個奧斯買特爐模型，把物料和溶劑進行搭配以后進入到爐子，通入氧氣，產出一個銅基的合金，有銅、鎳、鈷等金屬，煙氣部分需要有一些特殊的處理，收塵、驟冷等。這個流程相對比較簡短，另外原料的適應性比較強，另外一個最重要的就是環保，現在企業面臨的環保壓力都非常大，經過高溫的過程，它產出的渣是一般固廢，不是危廢。另外，在高溫條件下，金屬的捕收率是非常高的。不足的地方，一個是火法投資比較大，另外就是在這個過程中，鋰的回收相對難度大一些。還有一個鋁就損失掉了，因為都造渣了，利用不了了。我們對有毒有害的元素，因為在電池里，氟的走向分布比較復雜，我們做了一些研究，這是研究的結果和模型，在高溫下超過600度的時候，我們特別研究了1000度到1300度，超過600度的時候，氟和硫酸鋁很容易分解，起初是分解出幾種氟化物，在這個過程中，當遇到水的時候，它會立即變成氟化氫，水的存在是氟化氫產生的很重要的條件，這個圖是我們在含水0.5%情況下，我們發現產生氟化氫的趨勢是非常明顯的。這是一個爐子煙氣主要成分，除了氟化氫，還有一氧化碳，二氧化碳，氮氣，還有一些硫。這組試驗反映了在不同水分的條件下，這組數據還是非常明顯，隨著水分的降低，氟化氫的產出量顯著降低。在這個過程中，我們也提出了一些解決方案，防止氟化氫的產生，一個是在熔煉過程中加入少量石灰石，因為氟化鈣相對穩定，在熔煉過程中會進入到渣里去。第二個就是在爐子的煙氣洗滌過程中加入少量的水玻璃，腐蝕性就低了。第三就是盡可能降低入爐原料的含水量，剛才講了氟化氫的產生和含水率是密切相關的。
 

　　第二個，關于磷的走向，在這個過程中，它取決于熔煉爐的氣氛，如果是氧化的條件下，磷主要是以磷酸鈣進入到熔煉渣里，這個沒有問題，我們處理過程中，這個時候就會被還原成單質磷，如果含磷高會進入到金屬，對后續的冶煉來講增加了一定的困難。
 

　　第三個部分就是濕法冶金技術，可以分成預處理，浸出等。一個是預處理，主要是將金屬鋁選擇性溶解。第二個是堿的預處理，加入一定的氫氧化鈉，氯酸鈉溶液可以生產氫氧化鋁，作為煉鋁的材料。第二就是浸出液鎳、鈷、錳的分離，這比較成熟，通常采用萃取方案，在這個過程中我需要重點提的是關于鋰這塊，如果我們前面沒有選擇性分離鋰的話，萃取過程中它會進入到鎳的萃取里，目前在再生過程中，對于再生利用產出的硫酸鎳中，鋰的限制目前還沒有標準，只是每個企業根據自己的情況掌握，比如說控制在200還是300ppm，如果說不進行特殊處理的話，鎳和鋰的分離在萃取過程中還是有一定的困難。

　　關于鋰的回收也有兩個方法，第一個比較傳統，就是酸浸完以后進入到溶液里了，從最終的萃取后液中蒸發濃縮，采用過飽和碳酸鈉溶液沉淀碳酸鋰，這個成本還是比較高的。第二個就是鋰的選擇性分離，在前端是不是可以先把鋰分離出來，再去回收鎳、鈷、錳，目前這個技術還是有的。這是關于技術方面目前的情況。
 

　　第四部分介紹一下技術發展的趨勢。剛才都講了梯次利用，是退役電池回收的方向，但是這里也存在一些不確定性。第一，我們中國人還是要在利舊的觀念上還是要做一些普及，現在人們生活水平越來越高，包括個人，包括公司，可能寧可用新的東西，對二次的東西可能不太接受，這是一個。第二個，就是安全責任的歸屬問題，比如這個東西進行重組以后又用了，后續的安全問題誰來負責，這也是一個不確定性。第三個就是關于電池檢測和重組技術，目前還需要進一步完善。第四就是潛在的市場，雖然我們都說，比如說儲能用在低速車上，包括我們和鐵塔公司合作，目前還是處于預測和嘗試階段，還沒有形成一個真正成熟的市場。第二個技術發展趨勢，就是協同冶煉的過程，這個過程為我們企業提供了很大的空間，包括成長空間，實際上現在很多企業，包括在座的企業，你不管是用火法工藝還是濕法工藝，要達到企業的穩定生產，要想盈利，你不太可能僅僅處理電池的東西，可能搭配一些鎳鈷負極物，氫氧化物等等達到企業盈利的水平，這就是協同冶煉的過程，這是非常重要的。第三，就是智能化精細化的分離技術，這個是將來一個很重要的發展方向。還有一個非全萃的技術，目前開發的濕法冶金技術還都是從溶液中將鎳提取出的。
 

　　第三大部分就是關于經濟性這塊，在深圳的會上我也介紹了一下，電池回收它的價值還是非常高的，我們大概算了一下，綜合回收價值大概有4萬塊錢左右，比我們在山里挖礦價值多吧，現在從山里挖礦都處于盈利的邊緣，有的甚至還虧損。這是火法熔煉的生產成本，剛才講了采用熔池熔煉，整個處理下來，一噸鎳的成本大概23000多左右，鈷提純有45000左右，這個主要是前面的預處理比火法復雜，萃取過程中，雜質的總量比經過火法以后要高不少，包括環保處理成本等等，應該說從道理上來講比火法要高。另外就是和現在煉鎳的企業相比，比如說從紅土礦里冶煉，現在打算大概需要8萬塊錢成本，如果不算紅土礦，從鎳鈷附基物成本大概在2萬5到3萬之間。從上面的數據可以看得出來，廢舊動力電池回收和從礦里提取鎳相比，那是非常有優勢的，另外也解決了環保的問題。從未來的發展趨勢來講，火法比濕法我個人認為應該是更具有優勢。
 

　　這是我以上的報告，謝謝。有一些不對地方請批評指正。謝謝。