國內(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。
國外對于廢舊電池的處理主要采用火法冶煉?；鸱ㄒ睙捠菍U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?；鸱ㄒ睙拰U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和有機物的電池時Al、Li在高溫下易發(fā)生揮發(fā)，環(huán)境控制難度較大。
國內(nèi)對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行破碎分選，再采用無機酸+還原劑體系對電極材料浸出。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。濕法冶煉整個生產(chǎn)流程簡短、能耗低，產(chǎn)品種類多樣可變，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引線、中心端子、絕緣墊片、安全閥、正極材料、負極材料、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、聚丙烯和維尼綸無紡布等。鋰離子電解液主要是含鋰鹽的有機溶劑，其中鋰鹽可能是 LiPF6、 LiClO4 、 LiBF4；有機溶劑通常為碳酸酯類(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廢物（廢物類別：HW46），在破碎處理前廢舊電池需要進行收集，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)具有危險廢物經(jīng)營許可證，核準經(jīng)營方式應(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、丟棄不僅會造成環(huán)境污染，還會浪費寶貴戰(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。
目前我國廢舊電池破碎主要有人工破碎分選和機械自動化破碎分選。機械自動化破碎分選為集中式處理，污染可控，有利于環(huán)境保護、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、資源再生利用和節(jié)能降耗。
3.3.3.2 場地
場地可能有粉塵、噪音等對作業(yè)人員健康危害的影響因素，作業(yè)場地應(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)計衛(wèi)生標準》、GBZ 2《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》，同時宜按GB/T 28001《職業(yè)健康安全管理體系 要求》進行管理。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)場應(yīng)嚴禁煙火。為保證作業(yè)安全，作業(yè)場地應(yīng)有足夠的照明，并按GB 50034的規(guī)定進行設(shè)計。因此規(guī)定如下：
2）破碎分選作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)嚴禁煙火，并按GB 50034的規(guī)定設(shè)計照明裝置。
破碎分選回收設(shè)備在工作過程會產(chǎn)生振動，為避免設(shè)備發(fā)生移位、下沉等危險情況，場地地面應(yīng)硬化。作業(yè)過程中產(chǎn)生的振動如對建筑物產(chǎn)生影響時，應(yīng)采取相應(yīng)的等防范措施，如增加減振裝置或改變設(shè)備的振動頻率等。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)過程中產(chǎn)生的振動如對建筑物產(chǎn)生影響時，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、維護和事故應(yīng)急處理方法，同時作業(yè)人員也應(yīng)掌握消防器材的正確使用和維護方法，和緊急救護的方法。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方法，應(yīng)掌握事故應(yīng)急處理和緊急救護的方法。
為保證作業(yè)人員職業(yè)健康，作業(yè)人員在進行作業(yè)之前，應(yīng)按GB/T 11651的有關(guān)規(guī)定穿戴、使用勞動保護用品，如工作服、勞保鞋、安全帽、防塵口罩等。作業(yè)過程中有粉塵等，化學(xué)有害因素等危害，未穿戴防護用品的人員不應(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、使用勞動保護用品，如工作服、勞保鞋、安全帽、防塵口罩等。未穿戴防護用品的人員不應(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)備在運作過程中危險性較大，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收應(yīng)按GB 50276《破碎、粉磨設(shè)備安裝工程施工及驗收規(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)場地發(fā)生揚塵，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
通過對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)過放電處理后，需要通過熱解處理后才能進行破碎分選。放電是為了避免在熱解過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)過粗破，將電池撕裂至粒度不大于2 cm，經(jīng)過一次分選，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)過細破將銅粉和鐵粉上附著的電極材料粉*分離，經(jīng)過第二次分選，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，在磁選過程中，可將渣料中金屬鐵從鋁、銅中分離出來。
破碎要求
一般要求
破碎設(shè)備在運轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生振動，設(shè)備啟動前應(yīng)檢查緊固件和連接管道是否松動，潤滑系統(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)備啟動前應(yīng)檢查緊固件和連接管道是否松動，潤滑系統(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、安全地運轉(zhuǎn)，設(shè)備運轉(zhuǎn)中作業(yè)人員應(yīng)每隔0.5 h檢查一次設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，破碎過程有無異常聲音，如有應(yīng)立即停機檢查。因此規(guī)定如下：
2）設(shè)備運轉(zhuǎn)中作業(yè)人員應(yīng)每隔0.5 h檢查一次設(shè)備運轉(zhuǎn)情況。
為保證作業(yè)中人員的安全，設(shè)備運轉(zhuǎn)中禁止作業(yè)人員窺視進料口，嚴禁進行檢修和清潔工作。因此規(guī)定如下：
3）設(shè)備運轉(zhuǎn)中禁止作業(yè)人員窺視進料口，嚴禁進行檢修和清潔工作。
當(dāng)難碎物料進入，導(dǎo)致過載保護動作而停機，應(yīng)將難碎物料清除后，在至少2名人員在場并確定設(shè)備旁邊無人的情況下方可重新啟動設(shè)備。其中1名人員控制現(xiàn)場確保無人并觀察設(shè)備啟動情況，第2名人員負責(zé)操作啟動設(shè)備。
4）啟動機器時應(yīng)至少2名人員在場并確定設(shè)備旁邊無人。
為保證作業(yè)人員安全，設(shè)備檢修和清除難碎物料時應(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)備損壞甚至對作業(yè)人員造成危險。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。
帶料啟動可能會燒毀設(shè)備，因此規(guī)定如下：
7）嚴禁帶料啟動設(shè)備，停機前應(yīng)先停物料，設(shè)備空轉(zhuǎn)一段時間后方能停機。
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容易發(fā)生爆炸，為了避免在熱解過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)進行放點處理。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)進行熱解處理，熱解處理溫度T應(yīng)滿足400℃≤T≤600℃。
動力電池不同于小型電池，動力電池通常體積較大，電芯、外殼和電極材料各不相同，在破碎前將廢舊動力電池切割分離電芯、外殼和電極，破碎時僅對電芯進行破碎，可以降低破碎分選的難度和成本，同時能達到很高的分選效率。因此規(guī)定如下：
3）廢舊動力電池破碎前應(yīng)將電池切割分離電芯、外殼和電極，破碎時僅對電芯進行破碎。
干法破碎利于后續(xù)的分選，如果是濕法破碎，則無法直接進行風(fēng)選或磁選。因此規(guī)定如下：
4）宜采用干法進行破碎。
投入硬性雜質(zhì)不僅可能損壞設(shè)備，嚴重時還可能威脅到作業(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，廢舊電池破碎粒度應(yīng)不大于2 cm，尺寸過大不利于后續(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)備的型號采取逐級破碎，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，潮濕的物料無法進行風(fēng)選或者磁選，無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)進行分選。
采用篩分、風(fēng)選、磁選、重選、浮選等技術(shù)進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、鈷含量不能過高，過高鎳、鈷含量造成資源浪費，降低了資源回收率。鎳鈷含量較高時應(yīng)進行二次或者多次分選以保證分離效果，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，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)的含量不能過高，雜質(zhì)過多時增加后續(xù)化學(xué)處理工藝的復(fù)雜程度和除雜成本，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，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，粒徑過大會不利于在后續(xù)使用時配置的漿料輸送，會堵塞出料泵。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，對破碎分選操作位置作如下要求：
操作位置
1）作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)先規(guī)劃好安全人行通道，作業(yè)過程中嚴禁走過破碎分選區(qū)，無關(guān)人員不得進入作業(yè)現(xiàn)場。
2）預(yù)防物料下落對操作位置產(chǎn)生危險，應(yīng)對進料、出料、輸送等過程和外露運動部位采取必要的防護措施。
3）操作位置應(yīng)有良好的通道及可視性，保證對人員不構(gòu)成危險。
4）破碎設(shè)備的工作平臺要安裝護欄，以防人員跌落。
控制系統(tǒng)
1）每一臺設(shè)備應(yīng)設(shè)置總停開關(guān)，每個操作位置都應(yīng)有急停裝置，防止突發(fā)事件引發(fā)的危險。
2）系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時，應(yīng)有報警系統(tǒng)。報警信號必須能方便發(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裝置。
2）變壓器或高壓電纜處，應(yīng)在四周設(shè)置防護欄桿或?qū)⑵洳贾迷诟綦x間，并設(shè)置相應(yīng)的安全標志，安全標志應(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）破碎分選車間、辦公區(qū)域等作業(yè)活動場所的應(yīng)急通道、出入口，應(yīng)設(shè)置醒目的標志。
