【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)濟(jì)效益， “ 三廢 ” 治理等方面進(jìn)行全面的考察研究，對 常州今創(chuàng)博凡能源新材料有限公 司 8000噸 /年廢鋰電池金屬全封閉清潔回收工藝及其應(yīng)用 的可行性作出比較科學(xué) 、 合理的結(jié)論。 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容 8000噸 /年廢鋰電池金屬全封閉清潔回收工藝及其應(yīng)用 。 項(xiàng)目提出的背景、投資必要性和經(jīng)濟(jì)意義 項(xiàng)目承辦單位基本情況 常州今創(chuàng)博凡能源新材料有限公司是今創(chuàng)集團(tuán)的下屬子公司，占地 15000平米，固定資產(chǎn)投資 6000萬元，總投資額約 。公司以擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和雄厚的技術(shù)力量為依托，以科學(xué)的生產(chǎn)管理和嚴(yán)格品質(zhì)控制為保證，主要生 產(chǎn)電積鈷、電池級四氧化三鈷以及硫酸鈷、氯化鈷等鈷鹽系列產(chǎn)品，年產(chǎn)量達(dá)到 1500噸鈷金屬量，此外還有副產(chǎn)品 1200噸電積銅。公司產(chǎn)品主要針對二次充電電池的嚴(yán)格要求設(shè)計、生產(chǎn)和檢驗(yàn)的，完全滿足合金產(chǎn)品的質(zhì)量要求，可廣泛應(yīng)用于二次充電電池、航空航天、電機(jī)電氣、機(jī)械、陶瓷、通訊、化工等行業(yè)。產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國際領(lǐng)先水平，深受客戶信賴，具有很強(qiáng)的產(chǎn)品競爭力。 公司重視與地方高校建立產(chǎn)學(xué)研合作，建立了以江蘇技術(shù)師范學(xué)院江蘇省貴金屬深加工技術(shù)及其應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為技術(shù)支撐的課題研發(fā)組，配以本公司的技術(shù)骨干和市場開發(fā) 人員，分層次解決技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化過程中工程與市場問題。小試研究在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，共同完成實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的攻關(guān)。此外，本公司還配有技術(shù)開發(fā)工程師和市場開發(fā)工程師，與課題組一起完成工程設(shè)計和應(yīng)用任務(wù)，同時具備新產(chǎn)品的市場開發(fā)能力和經(jīng)濟(jì)分析能力。工程師群體的任務(wù)是負(fù)責(zé)對高校合作取得的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)進(jìn)行中試轉(zhuǎn)化與市場接軌工作，完成工程應(yīng)用，形成具有經(jīng)濟(jì)價值的全套產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。進(jìn)行批量生產(chǎn)和市場銷售，完成市場接軌、成果鑒定與評價，取得相關(guān)的技術(shù)水平證明。通過近三年 的建設(shè)，本公司具備了從高校教授到市場運(yùn)作的工程師的一支涵蓋技術(shù)、管理、市 場的專業(yè)化隊伍，專業(yè)涉及化學(xué)、材料、機(jī)械、自動化、市場營銷和質(zhì)量管理等，具備產(chǎn)業(yè)化設(shè)計和技術(shù)開發(fā)能力，覆蓋工藝、工裝、市場和 質(zhì)量全部專業(yè)，總?cè)藬?shù)達(dá)到 38人，是本公司的創(chuàng)新技術(shù)體系主體力量。 目前公司已成立中國資源綜合利用協(xié)會技術(shù)中心，中心名稱 是 廢舊鋰離子電池金屬再生利用技術(shù)中心 。 項(xiàng)目提出的背景 近年來隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的不斷提高以及自然資源的不斷消耗，環(huán)境友好的鋰離子電池被開發(fā)出來并得到廣泛使用。鋰離子電池具有工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量高、低污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已成為移動電話、 數(shù)碼產(chǎn)品、便攜式 DVD等目標(biāo)市場的絕對主力產(chǎn)品。 2020年，我國鋰離子電池產(chǎn)量約 ，占全球份額的 ％；到 2020年，產(chǎn)量已高達(dá) ，占全球份額的 ％，僅次于日本。目前，我國已成為鋰離子電池的最大生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國。 然而，巨大的電池生產(chǎn)消費(fèi)帶來了數(shù)目驚人的廢電池。雖然相對于一次電池，鋰離子電池對環(huán)境的影響相對較小，但是鋰離子電池的正、負(fù)極材料、電解液等物質(zhì)對環(huán)境和人類的健康還是有很大危害的。據(jù)報道，美國已將鋰離子電池歸類為一種包括易燃性、浸出毒性、腐蝕性、反應(yīng)性等有毒有害性的電池，是 各類電池中包含毒性物質(zhì)最多的電池。長期以來，我國未對大量廢棄的鋰離子電池進(jìn)行特殊處理，其主要進(jìn)行填埋處置。雖然現(xiàn)在也有一些企業(yè)開始了廢鋰離子電池的回收處理，然而由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面的原因 , 目前鋰電池回收率還很低，不到 2%，給環(huán)境造成巨大威脅和污染，同時對資源也是一種浪費(fèi)。 分析表明 : 鋰離子電池平均含鈷 12%～ 18% , 鋰 1. 2%～ 1. 8%, 銅 8%～10% , 鋁 4%～ 8% , 殼體合金 30%。以鈷為例，一個重約 40g的電池，含金屬鈷約 6g(大約占 15％ )，按每年報廢 1億只計，其中可回收的鈷約為 600噸，廢舊鋰離子電池中鈷含量較鈷精礦中含量還要高?？梢?，實(shí)現(xiàn)廢鋰離子電池的資源化回收，能有效緩解我國金屬資源的短缺問題。再生處理廢舊鋰離子電池能獲得多種金屬及其鹽，根據(jù)目前該類產(chǎn)品的市場行情，將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，這也是推動廢舊鋰離子電池回收處理行業(yè)發(fā)展的主要動力。 根據(jù)國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，利用廢鋰離子電池回收提取有色（稀貴）金屬 和生產(chǎn)產(chǎn)品的企業(yè)將享受國家稅收優(yōu)惠。并且在《廢電池污染防治技術(shù)政策》（環(huán)發(fā) [2020]163號）中廢鋰離子電池被列入重點(diǎn)收集范疇，要求進(jìn)行資源化再生或無害化處理處置。這些政策均體現(xiàn) 了國家鼓勵廢電池回收的政策導(dǎo)向。因此 ,如何在治理“電池污染”的同時 , 實(shí)現(xiàn)廢舊電池有色金屬資源尤其是鈷的綜合循環(huán)回收 , 已成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)。 目前，已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的廢舊鋰離子電池處理技術(shù)主要有兩類：①全濕法浸出處理技術(shù)；②火法煅燒與濕法浸出相結(jié)合處理技術(shù)。 濕法浸出處理主要包括電池破碎或剝離、酸浸出 (鹽酸、硝酸、硫酸等 ) 和分離 (沉淀、絡(luò)合、萃取等方法 ) 等過程。具有投資少、成本低、建廠速度快、利潤高、工藝靈活等優(yōu)勢。其操作條件溫和，浸出溫度一般小于 80 ℃，但浸出液成分復(fù)雜，分離步驟較多。傳統(tǒng)濕法處理工 藝較復(fù)雜、資源回收率低和二次污染等問題影響了其被廣泛推廣。 火法與濕法相結(jié)合處理技術(shù)主要包括破碎或剝離 (或直接進(jìn)行焚燒 ) 、焚燒或熱處理和濕法浸出分離等過程。其特點(diǎn)是工藝相對簡單，回收利用效率高，但一次性投資大、能耗較高，技術(shù)要求和運(yùn)行成本都比較高。同時，焚燒過程產(chǎn)生的煙氣中可能產(chǎn)生二惡英類以及硫氧化物、氮氧化物等酸性氣態(tài)污染物、煙塵和重金屬污染物，需要配備專門的煙氣凈化處理設(shè)備，大大增加了廢電池處理的成本。 在各種工藝中，酸浸加有機(jī)溶劑萃取是目前廢棄電池回收處理工藝較為成熟的技術(shù)，其對設(shè)備的要求和處理成本 與火法技術(shù)相比，都有很大的降低，同時也沒有煙氣凈化的問題。但要想達(dá)到較高的效率，通常都需要進(jìn)行多級萃取與反萃，這大大增加了工藝的復(fù)雜程度，使流程加長。同時會產(chǎn)生大量的廢水，必須進(jìn)行專門的處理以達(dá)標(biāo)排放。另外，萃取劑價格昂貴。以上這些因素都使廢棄電池處理的經(jīng)濟(jì)性降低，而產(chǎn)生的大量廢水若不進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，將造成二次污染? 由此可見，無論采用何種工藝都各有利弊，關(guān)鍵是要完善現(xiàn)行成熟工藝，實(shí)現(xiàn)廢鋰離子電池的資源化和無害化處理處置，以獲得更好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會效益。 此項(xiàng)目屬于今創(chuàng)博凡能源新材料有限公司和江蘇技術(shù)師范 學(xué)院的產(chǎn)學(xué)研成果，并已通過了中國資源綜合利用協(xié)會鑒定，鑒定結(jié)果：國際先進(jìn)；同時此項(xiàng)目已獲得中國資源綜合利用協(xié)會科技進(jìn)步一等獎 。 項(xiàng)目 投資的 意義 （ 1）原料豐富：作為處理對象的廢鋰離子電池原料豐富。自 1990年日本索尼公司將鋰離子電池商品化以來，憑借其優(yōu)越的性能，迅速占領(lǐng)二次電池市場，逐漸取代傳統(tǒng)充電電池。近年來，鋰離子電池性能日臻完善，在“ 3C”市場，鋰離子電池已占據(jù)明顯優(yōu)勢，并且其應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大。在未來，鋰離子電池的應(yīng)用范圍將不斷拓寬，預(yù)計我國鋰離子電池生產(chǎn)以年均 15％的增長率持續(xù)發(fā)展。 從現(xiàn)在的市場應(yīng)用現(xiàn)狀與將來的發(fā)展趨勢來看，鋰離子電池都占有舉足輕重的地位。但所有的電池都有壽命，或者自身性能變差被淘汰，或者隨著電子產(chǎn)品的更新而廢棄。因此，鋰離子電池的廢棄量將相當(dāng)可觀。2020年，我國移動電話用戶 超 。假設(shè)平均每個用戶三年更換一次手機(jī)，全球移動用戶更新手機(jī)的周期平均在 2年左右，每年會有至少 2億部手機(jī)被淘汰。這意味著我國每年大約會有 4億塊手機(jī)電池（按 1部手機(jī)配 2塊電池計算）廢棄。我國鋰離子電池廢棄量由此可見一斑。本項(xiàng)目擬回收來自鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)的廢料和來自用戶使用后的廢舊鋰電池，按金 屬價格的 55%65%回收，以保證回收量滿足生產(chǎn)需求。 （ 2）效益顯著：根據(jù)鋰離子電池的材料組成分析，其中含有大量的有價金屬。以手機(jī)電池為例，其中含有 15%的鈷、 14%的銅、 %的鋁、 25%的鐵、%的鋰。而 2020年，鈷、鎳、銅、鋁的市場價格分別達(dá)到了 315000、 312600、6688 21964萬元 /噸。鐘海云等通過對鋰離子電池的正極廢料鋁鈷膜回收處理生產(chǎn)草酸鈷。結(jié)合市場行情，估算了處理 1 t鋁鈷膜的成本為 ，銷售收入 ，純利 。將 1 t鋁鈷膜換算為鋰離子電池的 量約為 5 t，若將鋰離子電池中其它材料的價值與增加的加工費(fèi)用抵消 ,則可推算處理 1 t鋰離子電池可獲純利 。若建立一個年處理量為 3000 t的工廠 ,可獲純利 2730萬元。由此分析，回收利用廢鋰離子電池，將獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 3）工藝成熟：廢棄鋰離子電池再生處理技術(shù)的研究開始于 20世紀(jì) 90年 代中后期，在借鑒成熟的礦石冶煉工藝的基礎(chǔ)上，針對廢鋰離子電池的特殊性，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，工藝已日趨完善，并已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程。研究對象主要集中在以石墨為負(fù)極、 LiCoO2為正極的鋰離子電池，這是當(dāng)前使用最多 、最早進(jìn)行商品化生產(chǎn)的鋰離子電池。目前，國內(nèi)外學(xué)者對廢鋰離子電池的處理過程都做了詳細(xì)的研究，包括放電、拆解等處理，以及各種再生工藝，如選礦技術(shù)、火法冶金、濕法冶金等。其中濕法冶金技術(shù)因其優(yōu)勢明顯已成為研究和應(yīng)用的主要方面。如法國的 SNAM公司、英國的 AEA電源技術(shù)公司、美國的 TOXCO公司等。本項(xiàng)目采用“堿溶 — 酸浸 — 萃取 — 電沉積 /濃縮結(jié)晶”工藝，該工藝中各技術(shù)在國內(nèi)外均已做過廣泛深入研究，并有實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，成果有保證。 （ 4）競爭優(yōu)勢： 從 目前的廢鋰離子電池回收現(xiàn)狀來看， 濕法冶金的金屬回收技術(shù)與工藝在國內(nèi)絕大 部分還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段， 達(dá)到 工業(yè)化 大 生產(chǎn)規(guī)模的尚屬空白。并且 現(xiàn)有的處理技術(shù)存在較多的問題和缺陷， 如 流程復(fù)雜 、回收率低 、產(chǎn)品單一、污染嚴(yán)重、回收成本高等 。本項(xiàng)目 采用全封閉清潔回收工藝 在清潔環(huán)保和高值化利用上 將 有 所 創(chuàng)新，金屬回收率 高、 清潔環(huán)保 、成本低 、 利潤高，在同類企業(yè)中具有較大的競爭優(yōu)勢。 項(xiàng)目投資的成果及效益 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，可提供就業(yè)崗位 300個，并與多家高校建立產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，掛牌為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。 研究的主要結(jié)論 通過市場、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等分析，本報告認(rèn)為： 該項(xiàng)目屬于再生資源綜合利用，既符合國家產(chǎn)業(yè)政策，又可得到國家的資金扶持，因此該項(xiàng)目是可行的。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 序號 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 備注 1 生產(chǎn)規(guī)模 噸 /年 2 產(chǎn)品方案 鋰鈷再生料 噸 /年 1500 3 年操作時間 小時 7200 4 主要原材料消耗 廢鋰電池 t/a 8000 5 公用工程及動力消耗 直供水 t/a 1500 耗電量 kwh/a *106 6 三廢排放量 廢氣 噸 /年 廢水 噸 /年 1500 廢渣 噸 /年 38 7 裝置定員 人 199 生產(chǎn)人員 人 178 管理人員 人 21 8 總占地面積 畝 25 9 全廠建筑面積 m2 16044 10 項(xiàng)目建設(shè)總投資 萬元 15000 建設(shè)投資 萬元 6000 建設(shè)期貸款利息 萬元 0 流動資金 萬元 9000 11 年總成本 萬元 29662 12 年銷售收入 萬元 36000 13 年利潤總額 萬元 5261 14 年 利稅總額 萬元 6338 15 銷售利潤率 % 16 銷售利稅率 % 17 年投資利潤率 % 18 年投資利稅率 % 19 投資回收期 年 存在問題及建議 原料和產(chǎn)品的價格對項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益影響至關(guān)重要，因此經(jīng)營過程對原料和產(chǎn)品價格變化要有足夠的敏感。 2 市場預(yù)測 鋰電池的發(fā)展概況 鋰電池自 1990年商品化以來，因其具有電壓高、質(zhì)量輕、比能量大、自放電小、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬，環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，迅速占領(lǐng)二次電池市場，逐漸取代傳統(tǒng)的充電電池，在移動電 器、電動汽車技術(shù)、大型發(fā)電廠的儲能電池、 USP電源、醫(yī)療儀器電源及宇宙空間等領(lǐng)域均有重要作用。隨著移動便攜式設(shè)備的快速發(fā)展，鋰電池在日常生活中的應(yīng)用越來越普遍。目前鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域主要為手機(jī)和筆記本電池市場， 2020年全球鋰電池的應(yīng)用中，手機(jī)和筆記本的市場份額分別為 ％和 ％，在便攜攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和 PDA三者中的應(yīng)用也超過了 10％。而在中國， 90％以上的鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域仍然為手機(jī)市場。隨著各種性能優(yōu)異的正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料相繼出現(xiàn)，使得鋰電池性能越來越好，產(chǎn)量也顯著增長，在小型二次充電 電池領(lǐng)域鋰電池的市場份額逐年增加，產(chǎn)量已經(jīng)超過鎳鎘電池，其銷售收入所占份額在全部小型二次電池市場已經(jīng)超過 70％。表 ll給出了近 12年來世界鋰電池產(chǎn)量變化。近幾年來，我國鋰電池產(chǎn)業(yè)也取得了飛速進(jìn)步，現(xiàn)在是世界鋰電池產(chǎn)業(yè)三大國之一。 2020年我國鋰電池產(chǎn)量約 ，占全球份額的 ％； 2020年中國產(chǎn)量上升至 ，占全球份額的 ％，我國成為緊隨日本之后的世界第二大鋰電池生產(chǎn)國。 19942020年世界鋰 離子 電池的產(chǎn)量及增長率 年份 產(chǎn)量（億只） 增長率 (%) 年份 產(chǎn)量（億只） 增長率 (%) 1994