Atık lityum piller, yüksek ekonomik değere sahip önemli miktarda yenilenemez ağır metal kaynağı içermektedir. Pozitif elektrot malzemesi lityum piller Lityum kobalt oksit tozudur. Negatif elektrot Kullanılan malzeme grafit tozudur. Her iki elektrot da kobalt, nikel, manganez, bakır ve alüminyum gibi önemli miktarda metal içermektedir.
Kullanılamaz hale gelmiş veya niteliğini yitirmiş lityum pillerin etkili bir şekilde geri dönüştürülmesi ve işlenmesi, yalnızca çevresel baskıyı hafifletmekle kalmaz, aynı zamanda kobalt, nikel ve manganez gibi değerli ağır metallerin israfını da önleyebilir. Bu nedenle, dünya genelinde ülkeler, kaynak sınırlamaları ve çevresel yönetişim ihtiyacı nedeniyle atık lityum pillerin geri dönüşümüne büyük önem vermektedir.
1. Kuru geri dönüşüm ve ıslak geri dönüşüm
1. Karşılaştırmalı Analiz: Islak ve Kuru Geri Dönüşüm Teknolojileri
Atık lityum pillerin geri dönüşümü ve işlenmesi sürecinde iki ana teknoloji kullanılmaktadır: kuru geri dönüşüm ve ıslak geri dönüşüm.
- Islak Geri Dönüşüm Teknolojisi: Bu yaklaşım uzun bir işlem süreci gerektirir, önemli bir başlangıç yatırımı ister ve çok sayıda ekipmana ihtiyaç duyar. Dahası, alüminyum metalini geri dönüştüremez ve lityum pillerde bulunan PVDF (poliviniliden florür) bağlayıcılarını etkili bir şekilde işleyemez.
- Kuru Geri Dönüşüm Teknolojisi: Bu yöntem esas olarak yüksek sıcaklık (~800°C) ve düşük sıcaklık (~400°C) kuru işlemlere ayrılır. Daha kısa bir işlem yolu ve daha az ekipman gereksinimi sunar. PVDF'yi etkili bir şekilde işleyebilmesine rağmen, yüksek enerji tüketimi ve önemli miktarda ısı gerektirmesi dezavantajlarıdır. Ayrıca, kuru işlem süreci kaçınılmaz olarak asidik hidrojen florür gazı (HF) veya diğer hidrojen halojenür gazlarının yanı sıra organik çatlama atık gazları üretir. Bu emisyonların önemli çevresel etkilerden kaçınmak için ayrı olarak işlenmesi gerekir ve bu da özel çevre koruma tesislerine büyük bir yatırım yapılmasını gerektirir.
2. Sistem Bileşimi: Hava Ayrıştırmanın Merkezi Rolü
Standart lityum pil geri dönüşüm ve işleme ekipmanları genellikle üç temel modülü bir araya getirir:
- (Pil yeniden kullanım/ikinci ömür uygulamaları için) bir söküm hattı.
- Öğütme ve kırma hava ayırma hattı (Temel teknoloji merkezi).
- Bir ekstraksiyon (ve yeniden ekstraksiyon) üretim hattı.
Öğütme ve kırma hava ayırma hattı, lityum pil geri dönüşüm ve işleme ekosisteminin tamamının mutlak çekirdeğini oluşturmaktadır.
3. Sektördeki Engeller: Güvenlik Riskleri ve Yüksek İşletme Maliyetleri
Teknolojik ilerlemelere rağmen, birçok geleneksel üretici hala eski bir sürece güvenmektedir. Bu iş akışı şu adımları içerir: Parçalama → İkincil Kırma → Öğütme → Hava Ayrıştırma (harici yüksek ve orta sıcaklık fırınları kullanılarak).
Bu yaygın sürecin en önemli kusuru, kaynakta canlı, şarjlı atık lityum pillerin işlenmesiyle ilişkili yanıcı ve patlayıcı riskleri ele almamasıdır. Sonuç olarak, bu güvenlik risklerinin yönetimi, işleme maliyetlerini artırarak sürdürülemez bir seviye olan ton başına 3.000 yuan'a doğru itmektedir.
4. Teknik Atılım: Vakumlu Piroliz ve Gazsız Maliyet Azaltma
Sektördeki bu sorunları ortadan kaldırmak için, gelişmiş yabancı teknolojileri getirdik ve titiz teknolojik reformlar uygulayarak iki önemli atılım gerçekleştirdik:
- Yangın ve Patlama Risklerinin Ortadan Kaldırılması: Kendi üretimimiz olan yüksek sıcaklıklı piroliz fırınımızın besleme mekanizması, değişken frekanslı hız kontrolü ile tasarlanmıştır. Bu tasarım, sürekli bir yüksek sıcaklık vakum bandı oluşturarak, geleneksel mekanik parçalayıcıların tetiklediği yangın ve patlama tehlikelerini etkili bir şekilde ortadan kaldırır.
- Faaliyet Giderlerinde (OpEx) Önemli Azalma: Bu yenilik, ekipman üretimini önemli ölçüde düşürüyor ve Bakım Maliyetleri düşürür. Dahası, bu eşsiz vakum ortamı sayesinde üretim hattı pahalı nitrojen veya diğer oksijen yalıtım gazlarına ihtiyaç duymaz, bu da günlük işletme giderlerini önemli ölçüde azaltır ve karlılığı en üst düzeye çıkarır.
2. Atık Lityum Pil Geri Dönüşüm ve İşleme Sistemi
1. Çekirdek İşleme Dizisi
Bu sistem, atık lityum pil geri dönüşüm ve işleme ekipmanlarının yanı sıra atık gaz arıtma ekipmanlarını da içermektedir.
Ana işleme hattı, ardışık olarak birbirine bağlı üç temel aşamadan oluşmaktadır:
- Lityum pil geri dönüşümü için ön işleme ve parçalama cihazı.
- Bir piroliz cihazı.
- Son işlem cihazı (ikincil kırma, öğütme ve hava ayırma ekipmanlarını içerir).
2. Piroliz Cihazı Alt Bileşenleri
Pirolysis cihazı, çeşitli kritik bileşenleri bir araya getirir. Bunlar aşağıdaki sırayla ardışık olarak bağlanır:
- Bir piroliz fırını.
- Değişken frekanslı hava hacmi kontrol cihazı.
- Üretim öncesi işleme cihazı.
- Kuru döner fırın entegrasyonu.
- Bir son işlem cihazı.
3. Egzoz ve Çevre Bağlantıları
Sistemin gaz dağıtım ağı, emisyonları kontrol altında tutmak için titizlikle ağ tabanlı olarak tasarlanmıştır:
- Kuru döner fırının egzoz çıkışı, ön işleme parçalama cihazının boşaltma çıkışına üç boyutlu olarak bağlanmıştır. Ayrıca üretim çevre koruma cihazına da bağlıdır.
- Pirolysis fırınının çatlama atık gazı çıkışı doğrudan çevre koruma cihazına bağlanır.
4. Isı Geri Kazanımı ve Akış Kontrolü
Atık lityum pillerin kuru işlemle geri dönüşümünde yüksek enerji tüketimi sorununu çözmek için, ekipman setinin tamamına harici bir ısı eşanjörü de dahil edilmiştir. Bu ısı eşanjörü, piroliz fırınının dışına monte edilmiştir.
Bağlantı ve kontrol ağı aşağıdaki şekilde yapılandırılmıştır:
- Dış ısı eşanjörünün hava girişi, çevre koruma cihazının yüksek sıcaklıktaki baca gazı tahliye portuna bağlanır.
- Pirolysis fırınının çatlama atık gazı çıkışı ile kuru işlem döner fırını arasındaki bağlantı borusu, bir yalıtım kılıfı ile donatılmıştır.
- Dallanma borularından biri, dış ısı eşanjörünün hava girişine bağlanır.
- Yüksek sıcaklıktaki baca gazı tahliye portuna, hacmi kontrol etmek için bir akış düzenleme cihazı takılmıştır.
5. Enerji Tasarrufu Döngüsü
Sistem, kapalı devre termal geri kazanım sürecini kullanmaktadır. Kuru işlem döner fırınından çıkan atık gaz önce çevre koruma cihazına girer.
Oradan, yüksek sıcaklıktaki baca gazı tahliye portundan geçerek piroliz cihazının dış ısı eşanjörüne girer. Bu geri dönüştürülmüş gaz, piroliz fırını için birincil ısı kaynağı görevi görerek enerji maliyetlerini önemli ölçüde düşürür.
3. Akış Düzenleme Cihazının Amacı
Yüksek sıcaklıktaki baca gazı tahliye portundaki akış düzenleme cihazı, branşman borusuna giren yüksek sıcaklıktaki baca gazının hacmini kontrol etmek için tasarlanmıştır. Bu cihaz aracılığıyla hava hacmi ayarlanarak, dış ısı eşanjörünün hava girişine giren baca gazının sıcaklığı 400°C ile 1000°C aralığında tutulabilir.
İdeal olarak, bu sıcaklık 500°C ile 650°C arasında kontrol edilmelidir. Bu, bir vakum bölgesi oluşturarak parçalayıcı ve piroliz fırınının oksijensiz bir ortamda çalışmasını sağlar ve lityum pil geri dönüşümünde yangın ve patlama riskini en başından itibaren etkili bir şekilde önler.
Parçalandıktan sonra, atık lityum piller piroliz fırınına beslenir ve burada pillerin içindeki organik maddeler pirolize uğrar. Bu işlem sırasında, atık lityum pillerde bulunan bağlayıcı PVDF, lityum heksaflorofosfat ve organik çözücüler ısı nedeniyle ayrışarak çatlama atık gazı üretir. Bu çatlama atık gazı daha sonra yakılarak karbondioksit, su, HF ve diğer gazlar üretilir.
Atık gaz arıtma cihazındaki nano boyutlu kalsiyum oksit, çalışma sıcaklıklarında oldukça aktiftir. HF ile hızla reaksiyona girerek kalsiyum florür oluşturur ve HF'nin atmosfere karışmasını önler. Benzer şekilde, kalan hidrojen halojenür gazları kalsiyum ile birleşerek kalsiyum halojenür oluştururken, karbondioksit ve su çimento üretim çevre koruma cihazı tarafından arıtılarak emisyon standartlarını karşılamaları sağlanır.
“Okuduğunuz için teşekkürler. Umarım makalem yardımcı olmuştur. Lütfen aşağıya yorum bırakın. Ayrıca, daha fazla sorunuz için Zelda çevrimiçi müşteri temsilcisiyle iletişime geçebilirsiniz.
— Gönderen Emily Chen
“
