Ein Flussdiagramm für vernetztes Recycling
Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien verbindet die Abfallwirtschaft mit der Bereitstellung von Materialien für neue Batterien. Seine Leistung hängt von der eingehenden Chemie, dem Batteriezustand und dem erforderlichen Endprodukt ab. Eine Anlage, die gemischte beschädigte Packungen erhält, steht vor einer anderen Aufgabe als eine Anlage, die einen kontinuierlichen Strom an Elektrodenherstellungsschrott verarbeitet.
Für Projektentwickler ist die zentrale Frage, wie Sammlung, Vorbehandlung und Materialverwertung zusammenwirken. Beim Vergleich einzelner Maschinen ohne Kenntnis dieser Schnittstellen können sowohl Sicherheitsanforderungen als auch die nachgelagerte Produktqualität außer Acht gelassen werden.
Recyclingrouten
Vorbereitung von Batterien für die Materialrückgewinnung
Durch Sammlung und Sortierung wird festgelegt, welche Rohstoffe in den Prozess gelangen. Batteriechemie, physikalische Schäden und verbleibende elektrische Energie beeinflussen die spätere Handhabung. Es kann geprüft werden, ob geeignete Packungen wiederverwendet werden können. Für die Materialrückgewinnung ausgewählte Batterien durchlaufen einen geeigneten, kontrollierten Behandlungsweg.
Durch die mechanische Bearbeitung werden Materialien wie Metallgehäuse, Folien und elektrodenreiches Pulver getrennt. Dieses Pulver, allgemein als schwarze Masse bezeichnet, enthält Anoden- und Kathodenmaterialien. Seine Zusammensetzung variiert je nach Ausgangsmaterial und Trennverfahren. Die Herstellung schwarzer Masse ist eher ein Zwischenschritt als der Abschluss der Batteriematerialrückgewinnung.
Pyrometallurgische Rückgewinnung
Die Pyrometallurgie nutzt die Hochtemperaturverarbeitung zur Rückgewinnung von Metallen. Herkömmliche Schmelzverfahren können Nickel, Kobalt und Kupfer zu einer Legierung konzentrieren, die einer weiteren Veredelung bedarf. Lithium kann verschlacken und benötigt eine zusätzliche Rückgewinnungsstufe, wenn es in die Batterielieferkette zurückkehren soll.
Die Route kann unterschiedliche Rohstoffe aufnehmen, aber das vollständige Fließschema ist wichtig. Neben der Metallrückgewinnung beeinflussen auch der Energiebedarf, die Gasaufbereitung und der Umgang mit Schlacke das Projekt. Ein allgemeiner Wiederherstellungsprozentsatz gibt wenig Aufschluss, es sei denn, die wiederhergestellten Elemente und die Messgrenze sind klar.
Hydrometallurgische Rückgewinnung
Bei der Hydrometallurgie werden Zielmetalle durch Auslaugen in Lösung gebracht, gefolgt von der Trennung und Reinigung. Der Prozess kann Lithium und andere wertvolle Metalle zurückgewinnen, wobei die tatsächliche Reihenfolge durch die Chemie des Einsatzmaterials und die Produktanforderungen bestimmt wird.
Die Kontrolle von Verunreinigungen ist unerlässlich. Reagenzienverbrauch, Wassermanagement, Abwasserbehandlung und Rückstandsbehandlung sind Teil des Betriebssystems. Die Qualität der eingehenden schwarzen Masse beeinflusst diese Aufgaben und den Arbeitsaufwand für die Herstellung von Materialien, die für die Batterieherstellung geeignet sind.
Direkte Materialregeneration
Direktes Recycling zielt darauf ab, nützliche Batteriematerialstrukturen zu erhalten und wiederherzustellen, anstatt sie in einzelne Metallprodukte zu zerlegen. Die ReCell-Forschung umfasst Materialtrennung und Kathodenregeneration, um einen größeren Teil des bereits in die Elektrode eingebauten Wertes zu erhalten.
Dieser Ansatz macht die Identifizierung von Futtermitteln und die Kontaminationskontrolle besonders wichtig. Das Mischen inkompatibler Kathodenmaterialien kann die Regeneration erschweren. Da zurückgewonnenes Material auch die Leistungsanforderungen der vorgesehenen Anwendung erfüllen muss, sind Materialrückgewinnung und Produktqualifizierung eng miteinander verbunden.
Thermische Behandlung
Drehrohrofenausrüstung, die in der thermischen Verarbeitungsphase eines Batterierecycling-Fließschemas verwendet wird.
Wo ein Drehrohrofen passt
Die thermische Vorbehandlung und die Metallverhüttung erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Abhängig vom gewählten Fließschema kann eine kontrollierte Erwärmung dazu beitragen, organische Komponenten zu entfernen oder Elektrodenmaterial für die spätere Trennung vorzubereiten. Ein Drehrohrofen kann als thermische Aufbereitungseinheit dienen, stellt jedoch für sich genommen keine vollständige Batterierecyclinganlage dar.
Steuern Sie die thermische Stufe
Die thermische Stufe muss zusammen mit der Zufuhr, der Atmosphärenkontrolle, der Gassammlung und der nachgeschalteten Behandlung ausgelegt werden. Temperatur und Verweilzeit richten sich nach dem Material- und Prozessziel. Eine Gerätebesprechung beginnt daher mit repräsentativen Futterinformationen und der beabsichtigten Leistung und nicht mit einer universellen Betriebstemperatur.
Wärmebehandlungsanordnung mit Drehrohrofen und Drehkühler.
Sicherheitsherausforderungen
Vier Sicherheitsprioritäten
Restliche elektrische Energie
Identifizieren Sie beschädigte Batterien und verbleibende elektrische Energie, bevor Sie sie empfangen, lagern oder verarbeiten. Vermeiden Sie Kurzschlüsse und unbeabsichtigten Kontakt.
Elektrolyt- und Prozessgase
Bewerten Sie die Elektrolytexposition und Zersetzungsgase. Integrieren Sie geschlossene Handhabung, Belüftung und Gasaufbereitung in das gesamte Recycling-Fließschema.
Pulverhandhabung
Bewerten Sie die Staubexposition und die Brand- oder Explosionsgefahr für das tatsächliche Pulver. Verwenden Sie geeignete Eindämmungs- und Handhabungsvorkehrungen.
Notfallplanung
Passen Sie die Branderkennungs-, Isolierungs- und Reaktionsverfahren an den Batteriezustand, die Rohstoffe, den Bestand und das Anlagenlayout an.
Standards und Vorschriften
Die beiden Wiederherstellungsmetriken verstehen
Die Verordnung (EU) 2023/1542 legt separate Ziele für Recyclingeffizienz und Materialrückgewinnung fest.
Recyclingeffizienz:misst die Erholung anhand des durchschnittlichen Batteriegewichts.
Materialrückgewinnung:betrifft bestimmte Elemente. Die beiden Metriken sollten beim Vergleich von Prozessvorschlägen unterschiedlich bleiben.
| Erfordernis | Frist | Ziel |
|---|---|---|
| Effizienz beim Recycling von Lithiumbatterien | 31. Dezember 2025 | 65 % des Durchschnittsgewichts |
| Effizienz beim Recycling von Lithiumbatterien | 31. Dezember 2030 | 70 % des Durchschnittsgewichts |
| Lithium-Rückgewinnung | 31. Dezember 2027 | 50% |
| Lithium-Rückgewinnung | 31. Dezember 2031 | 80% |
| Kobalt-, Kupfer-, Blei- und Nickelrückgewinnung | 31. Dezember 2027 | 90 % für jedes Element |
| Kobalt-, Kupfer-, Blei- und Nickelrückgewinnung | 31. Dezember 2031 | 95 % für jedes Element |
Transportanforderungen
Transportanforderungen betreffen einen weiteren Teil der Kette. In den Vereinigten Staaten enthält 49 CFR 173.185 Bestimmungen für Lithiumbatterien, die zum Recycling versandt werden, sowie für beschädigte oder defekte Batterien. Die Verpackungs- und Transportbedingungen hängen von der jeweiligen Sendung ab. UN 38.3 bezieht sich auf Transportprüfungen; Es handelt sich nicht um eine Zertifizierung einer Recyclinganlage.
Umnutzung von Standards
UL 1974 befasst sich mit der Bewertung der Wiederverwendung von Batterien, einschließlich Sortieren und Einstufen. Ihr Zweck unterscheidet sich von der Metallrückgewinnung. Ein Recyclingprojekt muss auch die für seinen Standort geltenden Umweltgenehmigungen, Arbeitssicherheitsanforderungen und Brandschutzvorschriften berücksichtigen.
Projektplanung
Definieren Sie Ihre Anforderungen an die thermische Verarbeitung
Eine nützliche Prozessbeschreibung identifiziert die Chemie des Futtermittels, den Zustand der Batterie, den erwarteten Durchsatz und die erforderlichen zurückgewonnenen Produkte. Außerdem werden Betriebskosten, Emissionen, Rückstände und die Schnittstellen zwischen Vorbehandlung und Raffination abgebildet. Für eine Anfrage zur thermischen Verarbeitung teilen Sie diese Eingaben mit AGICO CEMENT, um die Drehrohrofenphase im vorgeschlagenen Flussdiagramm zu besprechen.
ErkundenLabor-Drehrohröfen, indirekt befeuerte DrehrohröfenUndElektroöfen für Drehrohröfenzum Vergleich thermischer Test- und Heizkonfigurationen.
Rohstoff und Output
Identifizieren Sie die Zufuhrchemie, den Batteriezustand, den erwarteten Durchsatz und die erforderlichen zurückgewonnenen Produkte.
Thermische Prüfung
Erkunden Sie Labor-Drehrohrofenkonfigurationen für kontrollierte Versuche vor der Maßstabsvergrößerung.
Technische Diskussion
Teilen Sie AGICO CEMENT Ihre Rohstoff- und Prozessziele mit, um die Drehrohrofenphase zu besprechen.
