【文章內(nèi)容簡介】 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、機械、自動化、市場營銷3 / 47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。 項目提出的背景近年來隨著人們環(huán)境保護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，已成為移動電話、數(shù)碼產(chǎn)品、便攜式DVD等目標市場的絕對主力產(chǎn)品。2022年，我國鋰離，％；到2022年，只，％，僅次于日本。目前，我國已成為鋰離子電池的最大生產(chǎn)、消費和出口國。然而，巨大的電池生產(chǎn)消費帶來了數(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行特殊處理，其主要進行填埋處置。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。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。可見，實現(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。4 / 47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)[2022]163號）中廢鋰離子電池被列入重點收集范疇，要求進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。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?；鸱ㄅc濕法相結(jié)合處理技術(shù)主要包括破碎或剝離(或直接進行焚燒) 、焚燒或熱處理和濕法浸出分離等過程。其特點是工藝相對簡單，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。但要想達到較高的效率，通常都需要進行多級萃取與反萃，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，必須進行專門的處理以達標排放。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)濟性降低，而產(chǎn)生的大量廢水若不進行適當(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)濟和5 / 47社會效益。此項目屬于今創(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；同時此項目已獲得中國資源綜合利用協(xié)會科技進步一等獎。 項目投資的意義（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。2022年。假設(shè)平均每個用戶三年更換一次手機，全球移動用戶更新手機的周期平均在2年左右，每年會有至少2億部手機被淘汰。這意味著我國每年大約會有4億塊手機電池（按1部手機配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。以手機電池為例，其中含有15%的鈷、14%的銅、%的鋁、25%的鐵、%的鋰。而2022年，鈷、鎳、銅、鋁的市場價格分別達到了315000、312600、668821964萬元/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。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用抵消,則可推算處理1 。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6 / 47電池，將獲得可觀的經(jīng)濟效益。（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)用于實際生產(chǎn)過程。研究對象主要集中在以石墨為負極、LiCoO2為正極的鋰離子電池，這是當(dāng)前使用最多、最早進行商品化生產(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，并有實際應(yīng)用經(jīng)驗，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)絕大部分還處于實驗室研究階段，達到工業(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、污染嚴重、回收成本高等。本項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。 項目投資的成果及效益項目實現(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，掛牌為實習(xí)實訓(xùn)基地。 研究的主要結(jié)論通過市場、技術(shù)、經(jīng)濟等分析，本報告認為：該項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，因此該項目是可行的。主要技術(shù)經(jīng)濟指標表序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注1 生產(chǎn)規(guī)模 噸/年2 產(chǎn)品方案7 / 47鋰鈷再生料 噸/年 15003 年操作時間 小時 72004 主要原材料消耗廢鋰電池 t/a 80005 公用工程及動力消耗直供水 t/a 1500耗電量 kwh/a *1066 三廢排放量廢氣 噸/年 廢水 噸/年 1500廢渣 噸/年 387 裝置定員 人 199生產(chǎn)人員 人 178管理人員 人 218 總占地面積 畝 259 全廠建筑面積 m2 1604410 項目建設(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 900011 年總成本 萬元 2966212 年銷售收入 萬元 3600013 年利潤總額 萬元 526114 年利稅總額 萬元 633815 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)品的價格對項目的經(jīng)濟效益影響至關(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。8 / 472 市場預(yù)測鋰電池自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，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)域主要為手機和筆記本電池市場，2022年全球鋰電池的應(yīng)用中，％％，在便攜攝像機、數(shù)碼相機和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)域仍然為手機市場。隨著各種性能優(yōu)異的正極材料、負極材料、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)也取得了飛速進步，現(xiàn)在是世界鋰電池產(chǎn)業(yè)三大國之一。2022年我國鋰電池產(chǎn)量約，％；，占全球份％，我國成為緊隨日本之后的世界第二大鋰電池生產(chǎn)國。19942022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 2022 1995 175 2022 1996 2022 1997 2022 9 / 471998 2022 1999 2022 產(chǎn)品價格分析 價格確定原則本項目材料及產(chǎn)品的價格確定原則如下：（1）國內(nèi)外市場需求的預(yù)測（2）國內(nèi)目前生產(chǎn)技術(shù)的原料路線和工藝（3）產(chǎn)品價格的穩(wěn)定性及變化趨勢 產(chǎn)品及原料價格的分析從以上市場需求分析來看，該項目產(chǎn)品的國內(nèi)需求量將大幅度上升，目前產(chǎn)品及原料價格如下：原料價格一覽表序號 名 稱 單位 單價(元)1 廢鋰電池 t 195000產(chǎn)品價格一覽表序號 名 稱 單位 單價(元)1 鋰鈷再生料 t 24000010 / 473 產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品方案的選擇（1）深入進行市場調(diào)查，充分了解相關(guān)行業(yè)需求及同類產(chǎn)品生產(chǎn)情況，準確預(yù)測市場走向，在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上，篩先出銷路好、效益高、發(fā)展前景廣闊的產(chǎn)品。（2）結(jié)合現(xiàn)有市場容量及今后發(fā)展趨勢，確定產(chǎn)品方案及建設(shè)規(guī)模避免能力過剩，從而確保項目經(jīng)濟效益。（3）充分考慮原料供應(yīng)情況，發(fā)揮國內(nèi)及當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢選擇合理的原料路線方案。（4）充分考慮規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢，確定經(jīng)濟合理的裝置規(guī)模在充分考慮上述情況和市場分析情況后，確定本項目建設(shè)裝置為8000噸/年廢鋰電池金屬全封閉清潔回收工藝及其應(yīng)用。 生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模確定的原則和依據(jù)根據(jù)國內(nèi)外市場需求和已掌握的原料、場地面積、當(dāng)?shù)厥袌龅惹闆r確定。8000噸/年廢鋰電池金屬全封閉清潔回收工藝及其應(yīng)用項目。11 / 474 工藝技術(shù)方案 國內(nèi)外技術(shù)概況目前，已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的廢舊鋰電池處理技術(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。現(xiàn)行濕法處理工藝較復(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?；鸱ㄅc濕法相結(jié)合處理技術(shù)主要包括破碎或剝離(或直接進行焚燒) 、焚燒或熱處理和濕法浸出分離等過程。其特點是工藝相對簡單，回收利用效率高，但一次性投資大，能耗較高，技術(shù)要求和運行成本都比較高。電解質(zhì)溶液和電極中其他成分通過燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2 等氣體或其他有害成分,如P2O5 等物質(zhì)。 工藝技術(shù)方案的選擇火法回收提煉重金屬需要消耗很高的能量，高溫處理產(chǎn)生的煙氣污染必須進行嚴格控制。為了避免二惡英的產(chǎn)生，就要提高焚燒溫度，因此設(shè)備的投入、運行成本、建設(shè)費用都比其他方法高。同時還需對煙氣中的二惡英進行后續(xù)處理，增加了工藝的復(fù)雜程度和運行成本。與火法技術(shù)相比，濕法技術(shù)具有成本低、二次污染小、對設(shè)備的要求低、沒有煙氣凈化的問題。而且操作條件溫和，資源回收率高，可得到高純度的產(chǎn)物。因此目前濕法冶金技術(shù)是該領(lǐng)域的研究趨勢。廢鋰電池的濕法冶金的金