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詳細(xì)介紹
國(guó)內(nèi)外廢舊電池破碎分選概況
廢舊電池回收利用根據(jù)技術(shù)劃分可分為濕法冶煉和火法冶煉。
國(guó)外對(duì)于廢舊電池的處理主要采用火法冶煉。火法冶煉是將廢舊鋰離子電池或鎳氫電池放入電弧爐中，加入適當(dāng)?shù)娜蹌?，高溫加熱使金屬形成合金。火法冶煉?duì)廢舊電池原材料組成要求較低，但火法需要消耗大量的能量，回收的過(guò)程可能將金屬氧化，合金產(chǎn)品的附加值不高，并且焚燒含Al、Li和有機(jī)物的電池時(shí)Al、Li在高溫下易發(fā)生揮發(fā)，環(huán)境控制難度較大。
國(guó)內(nèi)對(duì)于廢舊電池的處理主要采用濕法冶煉。濕法法冶是將廢舊電池高溫?zé)峤夂筮M(jìn)行破碎分選，再采用無(wú)機(jī)酸+還原劑體系對(duì)電極材料浸出。除雜后得到含鎳、鈷的金屬純化溶液，根據(jù)生產(chǎn)要求直接結(jié)晶或者合成所需化工產(chǎn)品。濕法冶煉整個(gè)生產(chǎn)流程簡(jiǎn)短、能耗低，產(chǎn)品種類(lèi)多樣可變，產(chǎn)品附加值高。
廢舊電池結(jié)構(gòu)
電池內(nèi)部電芯主要包括正負(fù)引線、中心端子、絕緣墊片、安全閥、正極材料、負(fù)極材料、隔離膜、電解液、鋁鉑、銅箔、粘結(jié)劑（聚偏氟乙烯）等；電池外殼可為塑料、不銹鋼、鍍鎳鋼殼或鋁、鐵殼等；粘合劑的主要成分為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯共聚物、苯乙烯-二烯共聚物和聚亞胺等；隔膜通常采用多孔的尼龍、聚丙烯和維尼綸無(wú)紡布等。鋰離子電解液主要是含鋰鹽的有機(jī)溶劑，其中鋰鹽可能是 LiPF6、 LiClO4 、 LiBF4；有機(jī)溶劑通常為碳酸酯類(lèi)(碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳 酸二乙酯等)； 通常鎳氫電池的電解液是以KOH為主并添加有少量LiOH、NaOH組成的三元水溶液。
總體要求
總體要求包括一般要求、場(chǎng)地要求、人員要求和設(shè)備要求。
一般要求
廢舊鎳氫電池屬于危險(xiǎn)廢物（廢物類(lèi)別：HW46），在破碎處理前廢舊電池需要進(jìn)行收集，破碎分選處理中屬于處置和利用。因此規(guī)定如下：
1）處理企業(yè)應(yīng)具有危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證，核準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)方式應(yīng)包括收集、處置、利用。
禁止將未經(jīng)任何處理的廢舊電池直接焚燒、填埋、丟棄不僅會(huì)造成環(huán)境污染，還會(huì)浪費(fèi)寶貴戰(zhàn)略性鎳、鈷資源。因此規(guī)定如下：
2）禁止將未經(jīng)任何處理的廢舊電池直接焚燒、填埋、丟棄。
目前我國(guó)廢舊電池破碎主要有人工破碎分選和機(jī)械自動(dòng)化破碎分選。機(jī)械自動(dòng)化破碎分選為集中式處理，污染可控，有利于環(huán)境保護(hù)、資源再生利用和節(jié)能降耗。因此規(guī)定如下：
3）廢舊電池破碎分選回收技術(shù)應(yīng)有利于環(huán)境保護(hù)、資源再生利用和節(jié)能降耗。
3.3.3.2 場(chǎng)地
場(chǎng)地可能有粉塵、噪音等對(duì)作業(yè)人員健康危害的影響因素，作業(yè)場(chǎng)地應(yīng)能滿足人員的衛(wèi)生和職業(yè)健康要求，廠區(qū)建設(shè)應(yīng)符合GBZ 1《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GBZ 2《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》，同時(shí)宜按GB/T 28001《職業(yè)健康安全管理體系 要求》進(jìn)行管理。因此規(guī)定如下：
1）廠區(qū)建設(shè)應(yīng)符合GBZ 1、GBZ 2的要求，并宜按GB/T 28001中的規(guī)定管理。
廢舊電池破碎后形成大量的金屬粉塵，包括鋁粉塵、銅粉塵、鐵粉塵等，金屬粉塵在一定濃度下遇到明火可發(fā)生爆炸，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)禁煙火。為保證作業(yè)安全，作業(yè)場(chǎng)地應(yīng)有足夠的照明，并按GB 50034的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此規(guī)定如下：
2）破碎分選作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)禁煙火，并按GB 50034的規(guī)定設(shè)計(jì)照明裝置。
破碎分選回收設(shè)備在工作過(guò)程會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，為避免設(shè)備發(fā)生移位、下沉等危險(xiǎn)情況，場(chǎng)地地面應(yīng)硬化。作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)如對(duì)建筑物產(chǎn)生影響時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的等防范措施，如增加減振裝置或改變?cè)O(shè)備的振動(dòng)頻率等。因此規(guī)定如下：
3）放置破碎分選回收設(shè)備設(shè)施的地面應(yīng)硬化。作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)如對(duì)建筑物產(chǎn)生影響時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的防范措施。
人員
不當(dāng)操作設(shè)備可能會(huì)造成設(shè)備損壞甚至人員傷亡，作業(yè)人員在操作前應(yīng)掌握破碎、分選設(shè)備設(shè)施正確使用、維護(hù)和事故應(yīng)急處理方法，同時(shí)作業(yè)人員也應(yīng)掌握消防器材的正確使用和維護(hù)方法，和緊急救護(hù)的方法。因此規(guī)定如下：
1）作業(yè)人員應(yīng)掌握破碎、分選設(shè)備設(shè)施、消防器材的正確使用和維護(hù)方法，應(yīng)掌握事故應(yīng)急處理和緊急救護(hù)的方法。
為保證作業(yè)人員職業(yè)健康，作業(yè)人員在進(jìn)行作業(yè)之前，應(yīng)按GB/T 11651的有關(guān)規(guī)定穿戴、使用勞動(dòng)保護(hù)用品，如工作服、勞保鞋、安全帽、防塵口罩等。作業(yè)過(guò)程中有粉塵等，化學(xué)有害因素等危害，未穿戴防護(hù)用品的人員不應(yīng)靠近作業(yè)區(qū)，不應(yīng)操作設(shè)備。因此規(guī)定如下：
2）作業(yè)人員在進(jìn)行作業(yè)之前，應(yīng)按GB/T 11651的有關(guān)規(guī)定穿戴、使用勞動(dòng)保護(hù)用品，如工作服、勞保鞋、安全帽、防塵口罩等。未穿戴防護(hù)用品的人員不應(yīng)靠近作業(yè)區(qū)，不應(yīng)操作設(shè)備。
設(shè)備
破碎分選設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中危險(xiǎn)性較大，設(shè)備應(yīng)由有資質(zhì)的生產(chǎn)單位生產(chǎn)，且安全可靠、節(jié)能環(huán)保，并符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。因此規(guī)定如下：
1）破碎分選設(shè)備設(shè)施應(yīng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，由具有資質(zhì)的生產(chǎn)單位生產(chǎn)，且安全可靠、節(jié)能環(huán)保。
破碎設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收應(yīng)按GB 50276《破碎、粉磨設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。因此規(guī)定如下：
2）破碎設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收應(yīng)按GB 50276的規(guī)定執(zhí)行。
為了保證除塵效果，避免作業(yè)場(chǎng)地發(fā)生揚(yáng)塵，破碎設(shè)備設(shè)施應(yīng)配備除塵裝置，如旋風(fēng)分離器、布袋除塵裝置等。因此規(guī)定如下：
3）破碎設(shè)備設(shè)施應(yīng)配備除塵裝置，如旋風(fēng)分離器、布袋除塵裝置等。
廢舊電池破碎分選要求
作業(yè)程序
通過(guò)對(duì)廢舊鋰離子電池和鎳氫電池結(jié)構(gòu)的分析可以發(fā)現(xiàn)，廢舊電池經(jīng)過(guò)放電處理后，需要通過(guò)熱解處理后才能進(jìn)行破碎分選。放電是為了避免在熱解過(guò)程中廢舊電池受熱后在熱解爐中發(fā)生爆炸，放電通常有物理放電和化學(xué)放電2種方式。熱解處理是為了使廢舊電池中的隔膜和電解液燃燒去除，熱解處理溫度一般為400℃~600℃，溫度太高容易使金屬形成合金不利于破碎，溫度太低隔膜和電解液燃燒不能*去除。焚燒后的電池經(jīng)過(guò)粗破，將電池撕裂至粒度不大于2 cm，經(jīng)過(guò)一次分選，包括篩分、重選、風(fēng)選、磁選等分選技術(shù)將經(jīng)破碎的廢舊電池按不同組分分離，得到粉料和渣料。粉料為一次電極材料粉，渣料分別為銅粉和鐵粉。渣料經(jīng)過(guò)細(xì)破將銅粉和鐵粉上附著的電極材料粉*分離，經(jīng)過(guò)第二次分選，包括篩分、重選、風(fēng)選、磁選等分選技術(shù)將經(jīng)破碎的廢舊電池按不同組分分離，得到粉料和渣料。粉料為第二次電極材料粉，渣料分別為純度更高的銅粉和鐵粉。
具體的破碎分選工藝流程如圖1所示。
放電 |
熱解 |
廢舊電池 |
破碎 |
分選 |
銅粉、鋁粉 |
鐵粉 |
電極材料粉 |
其中，篩分是用帶孔的篩面把粒度大小不同的混合物料分成各種粒度級(jí)別的作業(yè)。根據(jù)粒徑的大小可以分離得到電極材料粉。風(fēng)選是利用物料與雜質(zhì)間懸浮速度差別，借助風(fēng)力除雜的方法，目的一方面是進(jìn)一步分離獲得電極材料粉，另一方面是除去輕雜質(zhì)和灰塵。磁選是利用磁力清除磁性金屬雜質(zhì)的方法，在磁選過(guò)程中，可將渣料中金屬鐵從鋁、銅中分離出來(lái)。
破碎要求
一般要求
破碎設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，設(shè)備啟動(dòng)前應(yīng)檢查緊固件和連接管道是否松動(dòng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)加油是否適量。設(shè)備中不能有雜物，如有應(yīng)清理并擦拭干凈。因此規(guī)定如下：
1）設(shè)備啟動(dòng)前應(yīng)檢查緊固件和連接管道是否松動(dòng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)加油是否適量，設(shè)備中是否有障礙物。
為保證設(shè)備正常、安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中作業(yè)人員應(yīng)每隔0.5 h檢查一次設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，破碎過(guò)程有無(wú)異常聲音，如有應(yīng)立即停機(jī)檢查。因此規(guī)定如下：
2）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中作業(yè)人員應(yīng)每隔0.5 h檢查一次設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
為保證作業(yè)中人員的安全，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中禁止作業(yè)人員窺視進(jìn)料口，嚴(yán)禁進(jìn)行檢修和清潔工作。因此規(guī)定如下：
3）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中禁止作業(yè)人員窺視進(jìn)料口，嚴(yán)禁進(jìn)行檢修和清潔工作。
當(dāng)難碎物料進(jìn)入，導(dǎo)致過(guò)載保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)，應(yīng)將難碎物料清除后，在至少2名人員在場(chǎng)并確定設(shè)備旁邊無(wú)人的情況下方可重新啟動(dòng)設(shè)備。其中1名人員控制現(xiàn)場(chǎng)確保無(wú)人并觀察設(shè)備啟動(dòng)情況，第2名人員負(fù)責(zé)操作啟動(dòng)設(shè)備。
4）啟動(dòng)機(jī)器時(shí)應(yīng)至少2名人員在場(chǎng)并確定設(shè)備旁邊無(wú)人。
為保證作業(yè)人員安全，設(shè)備檢修和清除難碎物料時(shí)應(yīng)切斷設(shè)備電源。因此規(guī)定如下：
5）設(shè)備檢修和清除難碎物料時(shí)應(yīng)切斷設(shè)備電源。
如向破碎設(shè)備中投入其他物品，可能引起設(shè)備損壞甚至對(duì)作業(yè)人員造成危險(xiǎn)。因此規(guī)定如下：
6）不應(yīng)擅自向破碎設(shè)備和分選設(shè)備中加入其他任何物品。
帶料啟動(dòng)可能會(huì)燒毀設(shè)備，因此規(guī)定如下：
7）嚴(yán)禁帶料啟動(dòng)設(shè)備，停機(jī)前應(yīng)先停物料，設(shè)備空轉(zhuǎn)一段時(shí)間后方能停機(jī)。
技術(shù)要求
廢舊電池大部分均帶電，帶電的電池在熱解處理時(shí)容易發(fā)生爆炸，為了避免在熱解過(guò)程中廢舊電池受熱后在熱解爐中發(fā)生爆炸，廢舊電池破碎前應(yīng)進(jìn)行放點(diǎn)處理。目前放電宜通常有2種方式，物理放電和化學(xué)放電。因此規(guī)定如下：
1）廢舊電池破碎前應(yīng)進(jìn)行放電處理，放電宜采用物理放電或化學(xué)放電。
放電后應(yīng)進(jìn)行熱解處理，熱解處理是為了使廢舊電池中的隔膜和電解液燃燒去除，避免在破碎過(guò)程發(fā)生泄漏。熱解處理溫度一般為400℃~600℃，溫度太高容易使金屬形成合金不利于破碎，溫度太低隔膜和電解液燃燒不能*去除。因此規(guī)定如下：
2）廢舊電池破碎前應(yīng)進(jìn)行熱解處理，熱解處理溫度T應(yīng)滿足400℃≤T≤600℃。
動(dòng)力電池不同于小型電池，動(dòng)力電池通常體積較大，電芯、外殼和電極材料各不相同，在破碎前將廢舊動(dòng)力電池切割分離電芯、外殼和電極，破碎時(shí)僅對(duì)電芯進(jìn)行破碎，可以降低破碎分選的難度和成本，同時(shí)能達(dá)到很高的分選效率。因此規(guī)定如下：
3）廢舊動(dòng)力電池破碎前應(yīng)將電池切割分離電芯、外殼和電極，破碎時(shí)僅對(duì)電芯進(jìn)行破碎。
干法破碎利于后續(xù)的分選，如果是濕法破碎，則無(wú)法直接進(jìn)行風(fēng)選或磁選。因此規(guī)定如下：
4）宜采用干法進(jìn)行破碎。
投入硬性雜質(zhì)不僅可能損壞設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)還可能威脅到作業(yè)人員安全。因此規(guī)定如下：
3）破碎前應(yīng)清除鐵塊等硬性雜質(zhì)。
根據(jù)我司生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，廢舊電池破碎粒度應(yīng)不大于2 cm，尺寸過(guò)大不利于后續(xù)的材料分選。因此規(guī)定如下：
4）廢舊電池宜按照破碎設(shè)備的型號(hào)采取逐級(jí)破碎，破碎粒度應(yīng)不大于2 cm。
3.3.4.3 分選要求
3.3.4.3.1 一般要求
廢舊電池一起分選后得到的渣料中還含有較多的電極材料粉，進(jìn)行二次分選以提高電極材料粉回收率。因此規(guī)定如下：
1）應(yīng)采用二次分選以提高電池粉回收率。
分選前應(yīng)保證物料干燥，潮濕的物料無(wú)法進(jìn)行風(fēng)選或者磁選，無(wú)法將電極材料粉和金屬粉料分離。因此規(guī)定如下：
2）分選前應(yīng)保證物料干燥。
技術(shù)要求
篩分可初步分離出電池粉和金屬粉料，風(fēng)選可將電極材料粉和金屬粉料分離，磁選可將鐵粉和其他渣料分離，重選、浮選可從粒度小的粉料中分離出電極材料。因此規(guī)定如下：
1）宜采用篩分、風(fēng)選、磁選、重選、浮選等技術(shù)進(jìn)行分選。
采用篩分、風(fēng)選、磁選、重選、浮選等技術(shù)進(jìn)行分選可分別得到銅粉、鐵粉和電池粉。因此規(guī)定如下：
2）分選后應(yīng)分別得到銅粉、鋁粉、鐵粉和電極材料粉。
銅粉和鐵粉中鎳、鈷含量不能過(guò)高，過(guò)高鎳、鈷含量造成資源浪費(fèi)，降低了資源回收率。鎳鈷含量較高時(shí)應(yīng)進(jìn)行二次或者多次分選以保證分離效果，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，二次分選后的銅粉中鎳和鈷的總含量小于3%，鐵粉中鈷的總含量小于3%。因此規(guī)定如下：
3）分選后銅粉中鎳和鈷的總含量應(yīng)小于3%。
4）分選后鐵粉中鈷的總含量應(yīng)小于3%。
電極材料中雜質(zhì)的含量不能過(guò)高，雜質(zhì)過(guò)多時(shí)增加后續(xù)化學(xué)處理工藝的復(fù)雜程度和除雜成本，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次分選后電極材料粉中銅含量小于4%，鋁含量小于7%，鐵含量小于3%；二次分選后電極材料粉中銅含量小于9%，鋁含量小于4%，鐵含量小于9%。因此規(guī)定如下：
5）一次分選后電極材料粉中銅含量應(yīng)小于4%，鋁含量應(yīng)小于7%，鐵含量應(yīng)小于3%。
6）二次分選后電極材料粉中銅含量應(yīng)小于9%，鋁含量應(yīng)小于4%，鐵含量應(yīng)小于9%。
分選得到的電極材料粉粒度應(yīng)小于1 mm，粒徑過(guò)大會(huì)不利于在后續(xù)使用時(shí)配置的漿料輸送，會(huì)堵塞出料泵。因此規(guī)定如下：
7）電池粉粒度應(yīng)小于1 mm。
安全要求
為保障作業(yè)人員的安全，對(duì)破碎分選操作位置作如下要求：
操作位置
1）作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)先規(guī)劃好安全人行通道，作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)禁走過(guò)破碎分選區(qū)，無(wú)關(guān)人員不得進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
2）預(yù)防物料下落對(duì)操作位置產(chǎn)生危險(xiǎn)，應(yīng)對(duì)進(jìn)料、出料、輸送等過(guò)程和外露運(yùn)動(dòng)部位采取必要的防護(hù)措施。
3）操作位置應(yīng)有良好的通道及可視性，保證對(duì)人員不構(gòu)成危險(xiǎn)。
4）破碎設(shè)備的工作平臺(tái)要安裝護(hù)欄，以防人員跌落。
控制系統(tǒng)
1）每一臺(tái)設(shè)備應(yīng)設(shè)置總停開(kāi)關(guān)，每個(gè)操作位置都應(yīng)有急停裝置，防止突發(fā)事件引發(fā)的危險(xiǎn)。
2）系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時(shí)，應(yīng)有報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警信號(hào)必須能方便發(fā)出和接收。
3）所有的急停與安全裝置應(yīng)按其功能定期進(jìn)行檢查。
電氣設(shè)備
1）設(shè)備裸露金屬部分均應(yīng)接地（零），所用的電氣設(shè)備應(yīng)有一套接地故障保護(hù)裝置。
2）變壓器或高壓電纜處，應(yīng)在四周設(shè)置防護(hù)欄桿或?qū)⑵洳贾迷诟綦x間，并設(shè)置相應(yīng)的安全標(biāo)志，安全標(biāo)志應(yīng)符合GB 2894的要求。
防火
1）破碎分選區(qū)應(yīng)設(shè)置火災(zāi)、爆炸等報(bào)警裝置，并按GB 50016中第 8 章和GB 50140的規(guī)定配備消防設(shè)施和器材，且滅火劑應(yīng)放置在顯眼、易取的地方，并按期檢查，確保干燥。
2）破碎分選車(chē)間、辦公區(qū)域等作業(yè)活動(dòng)場(chǎng)所的應(yīng)急通道、出入口，應(yīng)設(shè)置醒目的標(biāo)志。
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