폐기된 폐리튬 전지에는 재생 불가능한 중금속 자원이 상당량 포함되어 있으며, 경제적 가치가 높습니다. 리튬 전지의 양극재는 리튬 코발트 산화물 분말입니다. 음극재는 전극 재료는 흑연 분말입니다. 두 전극 모두 코발트, 니켈, 망간, 구리, 알루미늄과 같은 상당량의 금속을 함유하고 있습니다.
폐기되거나 부적합한 리튬 배터리를 효과적으로 재활용하고 처리하면 환경 문제를 완화할 수 있을 뿐만 아니라, 코발트, 니켈, 망간과 같은 귀중한 중금속의 낭비도 방지할 수 있습니다. 따라서 전 세계 국가들은 자원 부족과 환경 거버넌스의 필요성 때문에 폐리튬 배터리의 재활용을 매우 중요하게 생각합니다.
1. 건식 재활용 및 습식 재활용
폐리튬 배터리의 재활용 및 처리 과정에는 건식 재활용과 습식 재활용이라는 두 가지 주요 기술이 사용됩니다. 습식 재활용 기술은 공정이 길고, 막대한 투자가 필요하며, 수많은 장비가 필요합니다. 습식 재활용 기술은 알루미늄 금속을 재활용할 수 없으며, 리튬 배터리의 PVDF를 처리할 수 없습니다.
반면, 건식 재활용 기술은 주로 고온(~800°C) 건식 공정과 저온(~400°C) 건식 공정으로 나뉩니다. 건식 재활용 기술은 공정 경로가 짧고 필요한 장비가 적습니다. PVDF를 효과적으로 처리할 수 있지만, 에너지 소비량이 많고 상당한 열이 필요합니다. 건식 처리 공정은 필연적으로 산성 가스인 HF(또는 기타 할로겐화수소 가스)와 유기 분해 폐가스를 생성합니다. 이러한 가스는 심각한 환경 영향을 피하기 위해 별도로 처리해야 하므로 환경 보호 시설에 대한 대규모 투자가 필요합니다.
리튬 배터리 재활용 및 가공 장비는 일반적으로 분해 라인을 포함합니다. 이는 (재활용) + 분쇄 및 파쇄 공기 분리 라인 + 추출(재추출) 생산 라인으로 구성됩니다. 분쇄 및 파쇄 공기 분리 라인은 전체 리튬 배터리 재활용 및 가공 장비의 핵심입니다.
그러나 많은 제조업체들이 여전히 특정 공정을 사용하고 있습니다. 이 공정은 파쇄 + 2차 파쇄, 분쇄 + 공기 분리(외부 고온 및 중온로) 과정을 포함합니다. 이 공정은 폐리튬 배터리의 가연성 및 폭발성 문제를 원천적으로 해결하지 못합니다. 이로 인해 처리 비용이 톤당 3,000위안에 달합니다.
저희는 선진 외국 기술을 도입하고 기술 혁신을 이루었습니다. 자체 제작한 고온 열분해로의 공급 메커니즘은 가변 주파수 속도 조절 기능을 갖추고 있습니다. 즉, 고온 진공 벨트를 형성하여 파쇄기와 관련된 화재 및 폭발 위험을 효과적으로 해결합니다.
이 혁신 기술은 장비 생산 및 운영 비용을 크게 절감합니다. 또한, 이 독특한 리튬 배터리 재활용 및 처리 장비 생산 라인은 질소나 기타 산소 차단 가스를 필요로 하지 않습니다. 따라서 생산 및 운영 비용을 더욱 절감할 수 있습니다.
2. 폐리튬배터리 재활용 및 처리 시스템
이 시스템은 폐리튬 배터리 재활용 및 처리 장비와 폐가스 처리 장비를 포함합니다. 폐리튬 배터리 재활용 및 처리 장비는 리튬 배터리 재활용 전처리 파쇄 장치, 열분해 장치, 그리고 후처리 장치(2차 파쇄, 분쇄, 공기 분리 장치 포함)가 순차적으로 연결된 구조입니다.
열분해 장치는 열분해로, 가변 주파수 공기량 제어 장치, 생산 전처리 장치, 건식 회전로 통합 장치, 후처리 장치를 포함하며, 모두 순차적으로 연결됩니다.
건식 회전로의 배출구는 전처리 파쇄 장치 및 생산 환경 보호 장치의 배출구와 3차원적으로 연결됩니다. 열분해로의 분해 폐가스 배출구는 환경 보호 장치에 연결됩니다. 폐리튬 배터리의 건식 재활용 시 발생하는 높은 에너지 소비 문제를 해결하기 위해, 전체 장비 세트에는 열분해로 외부에 설치된 외부 열교환기도 포함됩니다.
외부 열교환기의 공기 유입구는 환경 보호 장치의 고온 배기가스 배출구에 연결됩니다. 열분해로의 분해 폐가스 배출구와 건식 회전로를 연결하는 연결관에는 단열 슬리브가 장착되어 있으며, 분기관 중 하나는 외부 열교환기의 공기 유입구에 연결되고, 고온 배기가스 배출구에는 유량 조절 장치가 설치됩니다.
건식 회전로에서 생성된 폐가스는 환경 보호 장치의 고온 배기가스 배출구를 통해 열분해 장치의 외부 열교환기로 들어가 열분해로의 열원으로 사용됩니다.
3. 유량 조절 장치 목적
고온 배기가스 배출구의 유량 조절 장치는 분기관으로 유입되는 고온 배기가스의 유량을 조절하도록 설계되었습니다. 이 장치를 통해 공기량을 조절함으로써 외부 열교환기의 공기 유입구로 유입되는 배기가스의 온도를 400°C에서 1000°C 사이로 유지할 수 있습니다.
이상적으로 이 온도는 500°C에서 650°C 사이로 조절되어야 합니다. 이렇게 하면 진공 구역이 형성되어 파쇄기와 열분해로가 무산소 환경에서 작동할 수 있으며, 리튬 배터리 재활용 과정에서 발생하는 화재 및 폭발을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
파쇄된 폐리튬 전지는 열분해로에 투입되어 전지 내부의 유기물을 열분해합니다. 이 과정에서 폐리튬 전지에 존재하는 바인더인 PVDF, 육불화인산리튬, 그리고 유기 용매가 열에 의해 분해되어 크래킹 폐가스가 발생합니다. 이 크래킹 폐가스는 연소되어 이산화탄소, 물, 불산(HF) 및 기타 가스를 생성합니다.
폐가스 처리 장치에 사용되는 나노 크기의 산화칼슘은 작동 온도에서 높은 활성도를 보입니다. 불산(HF)과 빠르게 반응하여 불화칼슘을 형성하여 불산이 대기 중으로 배출되는 것을 방지합니다. 마찬가지로, 잔류 할로겐화수소 가스는 칼슘과 결합하여 할로겐화칼슘을 형성하며, 이산화탄소와 물은 시멘트 생산 환경 보호 장치에서 처리되어 배출 기준을 충족합니다.
