【本文來自《簡單給車迷朋友科普下,你們擔心的新能源車廢舊回收不如燃油車環保,其實恰恰相反》評論區,標題為小編添加】
1.嗯,我也不反對汽油車。實際上,我心目中理想的汽車動力是磷酸鐵鋰電池+可燒重油的微型燃氣輪機的插電混動車,安全、燃料費用低、高效率。只是這種汽車什么時候可以商用化就不知道了。
2.1 不是“強酸腐蝕”,是酸浸出,也就是三元鋰電池正極活性物質(鎳鈷錳酸鋰)與無機酸反應生成鎳、鈷、錳、鋰的鹽類水溶液混合物。至于為什么說“無機酸”,一是鹽酸、硫酸、硝酸都可以用,只是后續工藝有所不同;二是也有研究用有機酸(如檸檬酸)的,可杜絕產生有害氣體,且易分離回收,但成本較高,尚未得到工業應用。
2.2 以硫酸為例,用硫酸、亞硫酸鈉浸泡前道工序分離出的三元鋰正極材料(主要成分是鎳鈷錳酸鋰、石墨),浸出液(經酸性水解除去鐵、鋁、銅等雜質后)中主要成分是硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳、硫酸鋰,以及未反應的硫酸。亞硫酸鈉的作用是作為還原劑將三價鈷變為二價鈷,二價鈷更容易溶于水,可以提高鈷的浸出率。
接下來加入氫氧化鈉,讓鎳鈷錳變成氫氧化物富集在沉淀中,鋰則留在濾液中,濾液蒸發濃縮后加入碳酸鈉,鋰離子變成碳酸鋰沉淀,過濾洗滌烘干即得產品碳酸鋰。剩余濾液中則主要是硫酸鈉、未反應的氫氧化鈉。加適量硫酸去除氫氧化鈉,蒸發濾液回收硫酸鈉(作為副產品)。
在前述鎳鈷錳氫氧化物富集物中加入氨水, 在適宜條件下鎳鈷與氨形成絡合物進入到溶液中, 剩下的則是氫氧化錳產品。
在鎳鈷氨絡合物溶液中加入硫酸調節pH值,再用P507等萃取劑分離鎳鈷,即可得到純凈的硫酸鎳、硫酸鈷溶液,經濾液蒸發即可回收硫酸鎳、硫酸鈷產品。
上述過程實際上與鋰輝石精礦硫酸法提鋰+含鎳鈷礦萃取分離鈷鎳的工藝很相似,只要工藝規范、過程控制得當,基本不產生廢氣、廢液。廢渣主要是酸浸階段剩下的石墨,用適量堿液中和殘酸后可直接填埋,不會污染土壤。鎳、鈷的回收率通常都可在95%以上,鋰回收率在90%以上,錳的回收率在90%左右。
酸浸也可用鹽酸,此時一般用次氯酸鈉做還原劑(基于鹽酸的體系必須加還原劑,因為三價鈷與鹽酸會反應生成氯氣,尾氣處理較麻煩。二價鈷沒這個麻煩)。另外如用雙氧水做還原劑,則既可用于硫酸也可用于鹽酸。
3.為什么說鉛蓄電池污染更大:
1)鉛蓄電池中的最主要污染物是鉛及其化合物。在醫學上最關注的重金屬中毒,主要就是鉛、汞、砷、鎘、鉻五種,其中鉛中毒發生最為廣泛。而三元鋰電中的鎳、鈷、錳也可能導致健康損害,但比鉛要輕得多。至于鋰、鐵、石墨,通常不認為屬于有毒污染物。實際上,鎳、鈷、錳、鋰、鐵還在人體必需的微量元素列表中。當然,如果攝入過多,同樣會損害健康。另外,鉛的蓄積性較強(在骨骼中生物減半期可長達20年),而鎳、鈷、錳、鋰、鐵基本沒有蓄積性。
2)我國每年車用鉛蓄電池報廢數量非常高,如根據“何藝 etc. 中國廢鉛蓄電池產生及利用處置現狀分析[J]. 電池工業, 2020, v.24;No.137(04):50-58.”中的測算,2018年汽車廢電池產生量約折合111.89萬噸,另有約16.23萬噸鉛蓄電池隨車報廢。而2020年動力鋰電池報廢數量,目前看應該在10~20萬噸。另外,鉛在車用鉛蓄電池中的質量占比在60%左右,而三元動力鋰電池中,鋰約1.2%,錳約7%,鎳約12%,鈷約5~20%。可見,當前待回收的金屬元素量,兩者尚有數量級差距。
3)目前我國報廢鉛蓄電池由正規渠道回收、規范冶煉的僅約30%,而通過“地下產業鏈”進行回收處理的占到70%,即所謂“正規軍干不過游擊隊”。這一方面導致“直接傾倒廢酸鉛泥”、“違規熔煉再生鉛”的做法相當普遍,其污染完全無法控制;
另一方面導致正規企業成本過高,利潤低下,難以采用更先進的濕法冶金工藝,大多數仍采用火法冶金,鉛回收率通常在80%以下,同時產生的鉛煙、鉛塵嚴重威脅相關職工的健康。報廢動力鋰電池目前的回收率尚較低(我看到的2020年的數字是11%多一點,其主要原因是報廢電池數量還不夠:你如果拿20公斤碳酸鋰去向比亞迪銷售,搞不好他們會給精神病院打電話;但如果拿2萬噸碳酸鋰過去,至少采購部門主管要請你吃飯),但近幾年回收率數字都在成倍增長。
由于《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(工信部聯節〔2018〕43號)規定:“汽車生產企業承擔動力蓄電池回收的主體責任”,可以預計,相應的回收利用體系將更正規,對新技術新工藝、以及環保的投入也將更有保障。
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