废旧电池破碎分选回收技术规范

《废旧电池破碎分选回收技术规范》行业标准编制说明（讨论稿）一、工作简介1.1任务来源及计划要求根据工业和信息化部发布的《关于印发2014年第三批行业标准制修订计划的通知》（工信厅科[2014]628号）文件的要求，由广东邦普循环科技有限公司主导制定《废旧电池破碎分选回收技术规范》有色金属行业标准，项目计划编号：2014-1392T-YS，完成年限为2015年。1.2标准编写的目的和意义随着人类社会能源需求的不断增长，电池作为一种便携式能量储蓄器，在社会和人们的日常生活中所占的比例越来越大，成为第三大消费品之一。我国近几年锂电池的产量逐年增加，2010年锂电池产量达13.5亿只；2012年锂离子电池累计完成产量41.8亿只；2013年锂离子电池总产量达337亿瓦时；2014年上半年锂离子电池产量约145亿瓦时。我国已成为当今世界上最大的锂电池生产、消费和出口国。根据锂离子的寿命设计QC/T743—2006《电动汽车用锂离子蓄电池》及锂离子电池相关的材料设计GB/T20252—2014《钴酸锂》，YS/T798—2012《镍钴锰酸锂》，YS/T677—2008《锰酸锂》等标准要求循环寿命为500次。目前锂离子电池的广泛应用，在2～3年后报废量必然大幅度提高，锂电池中含有大量的镍、钴、铝、铜等有价金属元素，以钴酸锂电池为例，钴酸锂电池中平均含钴12%～18%，锂1.2%～1.8%，铜8%～10%，铝4%～8%，壳体合金30%，这些金属是一次资源，极具回收价值。尤其是金属钴和镍，价格较贵，是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料，也是高、精、尖技术的支撑材料。目前，我国回收处理废旧电池的技术主要是湿法冶金，破碎分选属于湿法冶金回收的预处理环节。破碎分选技术经历了2个发展阶段。1）以前是手工拆解。在封闭的装置中，工人戴防护手套进行流水线拆解作业，这种方式能把正负极片、隔膜纸、外壳等有效分离，每个工人每天能拆500~600只电池，处理量约40~60公斤，效率很低，且不环保，对人体危害大。2）到现在的破碎分选。将经过热解处理除去其中的隔膜纸、粘接剂、导电剂等的废旧电池再经破碎达到一定的粒度，通过风选、磁选、重选分离出铜、铝、铁，得到电池粉。该工艺采用纯物理的方式在电池粉进入化学处理前进行除杂，不仅可以降低除杂的难度还可以减少辅料的使用，进而减少终端排放，对于环境保护具有重要意义。。本标准的编制依据是，根据我司研制的废旧电池破碎分选系统，已申请了破碎分选技术的相关专利，如一种废旧电池及其过程废料全自动破碎分选系统（专利号：201310005498.6，201320007429.4），并通过专利向技术标准转化。将废旧电池经过一次破碎（粗破）、筛分得到一次电池粉，再对渣料进行二次破碎（细破），通过风选分离铝，磁选分离铁，重选分离出铜铝，得到二次电池粉。利用此技术对废旧电池进行回收，可以规范废旧电池的回收利用过程，促进回收行业的技术水平，同时还能够减少对环境的污染。具体表现如下：一、标准的制定将引领废旧电池处理行业的共同进步。我国的电池回收和再生行业发展起步较晚，但发展较快，相关政策正在逐渐完善，但仍然存在以下问题：一是回收网络不健全，存在无资质的个体商贩随意回收的现象；二是是低水平拆解，污染严重，对人体伤害大；三是存在小规模的回收企业，不能做到专业化回收，资源回收率低。针对后面两个问题，本标准项目从技术领域进一步提升行业的回收处理水平，让回收企业真正做到专业化处理，从而促进行业发展。二、标准的制定对提升分选识别率具有重要作用。废旧电池的分选就是将废旧电池中各种可回收利用的废物与不利于后续处理的废物组分采用适当技术分离出来的过程。将废旧电池粉碎以后，需要进行夹杂物的分离，分离的程度直接影响到电池粉杂质的含量，杂质含量的高低直接影响后续湿法回收工艺处理的难易程度。因此，对废旧电池的破碎分选设定技术规范，将有利于提高组分的分选识别率，得到含夹杂物更少的电极材料。三、对减少环境污染具有重要意义。废旧电池的破碎分选是对传统化学除杂工艺的改进，一方面减少了碱液和酸液的用量，一方面也减少了“三废”的排放量，对于环境保护具有重要意义。1.3承担单位情况邦普，创立于2005年。企业总部（广东邦普循环科技有限公司）位于广东南海新材料产业基地核心区，总注册资本7680万元人民币；湿法冶炼循环基地（湖南邦普循环科技有限公司）位于湖南长沙国家节能环保新材料产业基地，总注册资本6000万元人民币；汽车及动力电池回收循环基地（湖南邦普报废汽车循环有限公司）成立于2008年2月，位于湖南省长沙市金洲新区邦普科技园内，注册资金1800万元。邦普，是全球专业的废旧电池及报废汽车资源化回收处理和高端电池材料生产的国家级高新技术企业。通过几年的快速发展，邦普已形成“电池循环、载体循环和循环服务”三大产业板块，专业从事数码电池（手机和笔记本电脑等数码电子产品用充电电池）和动力蓄电池（电动汽车用动力蓄电池）回收处理、梯度储能利用；传统报废汽车回收拆解、关键零部件再制造；以及高端电池材料和汽车功能瓶颈材料的工业生产、商业化循环服务解决方案的提供。其中，邦普年处理废旧电池总量超过6000吨、年生产镍钴锰氢氧化物4500吨，总收率超过98.58%，回收处理规模和资源循环产能已跃居亚洲首位。邦普通过独创的“逆向产品定位设计”技术，在全球废旧电池回收领域率先破解“废料还原”的行业性难题，并成功开发和掌握了废料与原料对接的“定向循环”核心技术，一举成为回收行业为数不多的新材料企业。邦普是国内同时拥有电池回收和汽车回收双料资质的资源综合利用企业。邦普围绕电池和汽车回收产业，邦普作为广东省创新型试点企业和战略性新兴产业骨干培育企业，已全面投入电动汽车全产业链循环服务解决方案的研究，以“静脉回收”推动“动脉制造”产业升级，为国家“循环经济”和“低碳经济”多做贡献。二、编制原则和编制进度2.1编制原则1）以满足国内废旧电池破碎分选的实际生产的需要为原则，提高标准的适用性。2）以实际相结合为原则，提高标准的科学性和可操作性。3）完全按照GB/T1.1-2009的要求编写。2.2编制进度2014年10月，广东邦普循环科技有限公司接收《废旧电池破碎分选回收技术规范》的任务，我司组建了有色行业标准编制工作组，成立了标准编制工作组，由于该标准为首次制订，标准编制工作组成员查阅了大量的国内外相关文献资料，收集、整理、对比分析了相关企业的专业技术资料，结合目前国内废旧电池破碎分选回收的生产情况，形成了标准草案。2014年11月-2015年4月，本标准草案完成后，在编制组及公司内部进行了多次交流，广泛征求意见，对本标准进行了认真的修改和完善，最后形成了该标准的讨论稿。2015年4月，全国有色金属标准化技术委员会在湖南长沙召开了有色金属标准工作会议，来自先进储能材料国家工程研究中心、深圳格林美高新技术股份有限公司、浙江华友钴业股份有限公司、湖北金洋冶金股份有限公司、河南豫光金铅股份有限公司、中南大学、东营方园有色金属有限公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所、广西冶金产品质量监督检验站、江苏新春兴再生资源有限责任公司等单位的各位专家和代表对本标准的讨论稿进行了讨论，并提出了修改意见和建议。标准编制小组根据建议，对本标准进行了认真的修改和完善，最终形成本标准的征求意见稿。2015年5月，标准编制小组通过函送先进储能材料国家工程研究中心、深圳格林美高新技术股份有限公司等废旧锂离子电池和镍氢电池回收单位对本标准的征求意见稿进行了广泛的征求意见，并提出了修改意见和建议，修改意见或建议如下：1、如果只适用小型二次电池则应在题目中加一个副标题。2、小型二次电池应添加定义。3、1范围“本标准适用于湿法冶炼处理小型二次电池的破碎分选”与5.2.2.1“宜采用干法进行破碎”，5.2.2.2“废旧电池破碎前应进行焚烧处理”相矛盾。4、图1应增加二次分选得到泡沫镍，并在5.3.2增加泡沫镍中杂质含量要求。5、5.1粗破、一次分选后获得的粉料不应称为“电池粉”，此时的粉料与破碎后未分选的电池粉不一致，且与二次分选后电池粉重名，可称为“粗料”、“镍钴精料”等。6、5.2.1.2应改为“启动粗破机试运转1分钟及设备运转中作业人员应每隔0.5h检查一次设备运转情况，监听破碎过程有无异常声音及发烫，如有应立即停机检查。”。7、5.2.1.7应该为“设备试运转正常后方能缓慢匀速加料，避免物料填满粗破机或卡死，严禁带料启动设备，停机前应先停物料，让破碎机空转一段时间后方能停机。”8、5.2.2.3应该为“破碎前应清除铁块等硬性杂质，以防堵塞损坏设备，避免事故发生，如遇较硬的物料可适当降低进料速度。”9、5.2.2应添加焚烧处理的技术要求，焚烧的目的应在于去除有机物、隔膜和塑料外壳，若焚烧温度和时间不限定，有可能直接得到镍铁合金。10、5.3.2.1应添加“铝粉”，并增加铝粉中杂质含量要求。11、5.3.2技术要求总体偏宽，应尽量缩窄。标准编制小组根据上述意见或建议，进行认真的研究和讨论，并与提出单位进行了确认和沟通达成一致意见后对本标准进行了认真的修改和完善，最终形成本标准的审定稿。三、标准的主要内容和依据3.1范围本标准规定了废旧锂离子电池、镍氢电池破碎分选回收处理过程的术语和定义、总体要求、破碎分选等管理技术要求本标准适用于湿法冶炼回收处理锂离子电池、镍氢电池的破碎分选。由于铅酸电池组成与锂离子电池、镍氢电池的差异极大，导致破碎分选时技术和工艺截然不同，铅酸电池分选规范有其标准（计划号：2014-1502T-YS）。因此本标准不适用于铅酸电池破碎分选。2003年国家颁布的《废电池污染防治技术政策》（环发[2003]163号）第2.6条，鼓励发展锂离子和金属氢化物镍电池（简称氢镍电池）等可充电电池的生产，替代镉镍可充电电池，减少镉镍电池的生产和使用，最终在民用市场淘汰镉镍电池。目前生活中镍镉电池早已踪迹难寻。为顺应国家相关法规和市场发展，本标准不适用于镍镉电池的破碎分选。2003年国家颁布的《废电池污染防治技术政策》（环发[2003]163号）规定市场上销售的一次电池多为低汞或无汞电池，可直接与普通生活垃圾一并扔掉。不鼓励集中收集已达到国家低汞或无汞要求的废一次电池。回收一次电池反而会变“分散污染”为“集中污染”。为顺应国家相关法规，本标准不适用于一次电池的破碎分选。3.2术语和定义为了更好地理解和实施本标准，制定了以下2个术语的定义。废旧电池（wastebatteries）：已经失去使用价值而被废旧的锂离子电池、镍氢电池和上述电池在生产、运输、销售过程中产生的不合格产品、报废产品、过期产品，以及上述电池在生产过程中产生的不合格电芯、报废电芯。3.3主要技术指标确定依据3.3.1国内外废旧电池破碎分选概况废旧电池回收利用根据技术划分可分为湿法冶炼和火法冶炼。国外对于废旧电池的处理主要采用火法冶炼。火法冶炼是将废旧锂离子电池或镍氢电池放入电弧炉中，加入适当的熔剂，高温加热使金属形成合金。火法冶炼对废旧电池原材料组成要求较低，但火法需要消耗大量的能量，回收的过程可能将金属氧化，合金产品的附加值不高，并且焚烧含Al、Li和有机物的电池时Al、Li在高温下易发生挥发，环境控制难度较大。国内对于废旧电池的处理主要采用湿法冶炼。湿法法冶是将废旧电池高温热解后进行破碎分选，再采用无机酸+还原剂体系对电极材料浸出。除杂后得到含镍、钴的金属纯化溶液，根据生产要求直接结晶或者合成所需化工产品。湿法冶炼整个生产流程简短、能耗低，产品种类多样可变，产品附加值高。3.3.2废旧电池结构电池内部电芯主要包括正负引线、中心端子、绝缘垫片、安全阀、正极材料、负极材料、隔离膜、电解液、铝铂、铜箔、粘结剂（聚偏氟乙烯）等；电池外壳可为塑料、不锈钢、镀镍钢壳或铝、铁壳等；粘合剂的主要成分为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯共聚物、苯乙烯-二烯共聚物和聚亚胺等；隔膜通常采用多孔的尼龙、聚丙烯和维尼纶无纺布等。锂离子电解液主要是含锂盐的有机溶剂，其中锂盐可能是L