10000吨/年废锂电池回收工艺可行性报告

 

1.总论

1.1概述

1）项目名称：10000吨/年废锂电池金属全封闭清洁回收工艺及其应用项目

项目性质：新建

项目总投资：20000万元

企业名称：

项目地址：

2）可行性研究报告编制的依据和原则

*编制依据

⑴上海企科设备工程有限公司与                                               源新材料有限

公司签定的《                     能源新材料有限公司8000吨/年废锂电池金属全封闭清洁回收工艺及其应用项目建设工程合同》。

⑵                        能源新材料有限公司提供的设计基础资料。

* 可行性研究报告编制原则

⑴执行原化学工业部《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（修订本）化计发（1997）426号。

⑵ 认真贯彻执行国家基本建设的方针政策和经济法规。

⑶ 重视环境保护，使生产装置的生产达到环保要求。同时严格执行国家有关生产及工业卫生的各项法令、法规，并做到环保措施与工程建设“三同时”。

⑷ 充分利用现有企科集团提供的公用工程设施和环保设施，以节约投资，加快建设进度。

⑸ 技术选择上力求高起点，先进稳妥可靠，以较小的投入获取最大的经济效益。工艺生产充分考虑节能降耗，以降低成本。

⑹ 贯彻“工厂布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、引进技术国产化”的“五化”设计原则。

⑺ 本着对国家负责、对建设单位负责的精神，力求对技术成熟程度，市场需求预测、建设条件、经济效益，“三废”治理等方面进行全面的考察研究，对                   能源新材料有限公司 8000吨/年废锂电池金属全封闭清洁回收工艺及其应用的可行性作出比较科学、合理的结论。

3 ）项目建设内容：8000吨/年废锂电池金属全封闭清洁回收工艺及其应用。

4） 项目提出的背景、投资必要性和经济意义

（1）项目承办单位基本情况:                   能源新材料有限公司占地15000平米，固定资产投资6000万元，总投资额约1.5亿元人民币;公司以拥有自主知识产权的生产工艺为基础，以先进的生产设备和雄厚的技术力量为依托，以科学的生产管理和严格品质控制为保证，主要生产电积钴、电池级四氧化三钴以及硫酸钴、氯化钴等钴盐系列产品，年产量达到1500吨钴金属量，此外还有副产品1200吨电积铜;公司产品主要针对二次充电电池的严格要求设计、生产和检验的，完全满足合金产品的质量要求，可广泛应用于二次充电电池、航空航天、电机电气、机械、陶瓷、通讯、化工等行业;产品的各项性能指标均达到国际领先水平，深受客户信赖，具有很强的产品竞争力。

     上海企科公司重视与包括上海同济、上海复旦等著名高校建立产学研合作，建立了以江苏技术师范学院江苏省贵金属深加工技术及其应用重点实验室为技术支撑的课题研发组，配以本公司的技术骨干和市场开发人员，分层次解决技术和产业化过程中工程与市场问题。小试研究在大学实验室，共同完成实验室技术的攻关；此外本公司还配有技术开发工程师和市场开发工程师，与课题组一起完成工程设计和应用任务，同时具备新产品的市场开发能力和经济分析能力；工程师群体的任务是负责对高校合作取得的实验室技术进行中试转化与市场接轨工作，完成工程应用，形成具有经济价值的全套产业化技术；进行批量生产和市场销售，完成市场接轨、成果鉴定与评价，取得相关的技术水平证明；通过近三年的建设，本公司具备了从高校教授到市场运作的工程师的一支涵盖技术、管理、市场的专业化队伍，专业涉及化学、材料、机械、自动化、市场营销和质量管理等，具备产业化设计和技术开发能力，覆盖工艺、工装、市场和质量全部专业，总人数达到28人，是本公司的创新技术体系主体力量；目前公司已成立中国资源综合利用协会技术中心，中心名称是废旧锂离子电池金属再生利用技术中心。

（2）项目提出的背景：:近年来随着人们环境保护意识的不断提高以及自然资源的不断消耗，环境友好的锂离子电池被开发出来并得到广泛使用。锂离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、低污染、循环寿命长等优点，已成为移动电话、数码产品、便携式DVD等目标市场的绝对主力产品；2000年，我国锂离子电池产量约0.2亿只，占全球份额的3.6％；到2005年，产量已高达7.6亿只，占全球份额的37.1％，仅次于日本；目前我国已成为锂离子电池的最大生产、消费和出口国；然而巨大的电池生产消费带来了数目惊人的废电池。虽然相对于一次电池，锂离子电池对环境的影响相对较小，但是锂离子电池的正、负极材料、电解液等物质对环境和人类的健康还是有很大危害的。据报道，美国已将锂离子电池归类为一种包括易燃性、浸出毒性、腐蚀性、反应性等有毒有害性的电池，是各类电池中包含毒性物质最多的电池。长期以来，我国未对大量废弃的锂离子电池进行特殊处理，其主要进行填埋处置；虽然现在也有一些企业开始了废锂离子电池的回收处理，然而由于技术和经济等方面的原因, 目前锂电池回收率还很低，不到2%，给环境造成巨大威胁和污染，同时对资源也是一种浪费。

*分析表明: 锂离子电池平均含钴12%～18%,锂1. 2%～1. 8%, 铜8%～10% , 铝4%～8% , 壳体合金30%。以钴为例，一个重约40g的电池，含金属钴约6g(大约占15％)，按每年报废1亿只计，其中可回收的钴约为600吨，废旧锂离子电池中钴含量较钴精矿中含量还要高；可见实现废锂离子电池的资源化回收，能有效缓解我国金属资源的短缺问题；再生处理废旧锂离子电池能获得多种金属及其盐，根据目前该类产品的市场行情，将获得巨大的经济效益，这也是推动废旧锂离子电池回收处理行业发展的主要动力；根据国家相关产业政策，利用废锂离子电池回收提取有色（稀贵）金属和生产产品的企业将享受国家税收优惠。并且在《废电池污染防治技术政策》（环发[2003]163号）中废锂离子电池被列入重点收集范畴，要求进行资源化再生或无害化处理处置，这些政策均体现了国家鼓励废电池回收的政策导向；因此如何在治理“电池污染”的同时, 实现废旧电池有色金属资源尤其是钴的综合循环回收, 已成为社会关注的热点。

5）目前已经工业化应用的废旧锂离子电池处理技术主要有两类：①全湿法浸出处理技术；②火法煅烧与湿法浸出相结合处理技术。

（1）湿法浸出处理主要包括电池破碎或剥离、酸浸出(盐酸、硝酸、硫酸等) 和分离(沉淀、络合、萃取等方法) 等过程。具有投资少、成本低、建厂速度快、利润高、工艺灵活等优势。其操作条件温和，浸出温度一般小于80 ℃，但浸出液成分复杂，分离步骤较多。传统湿法处理工艺较复杂、资源回收率低和二次污染等问题影响了其被广泛推广。

 

（2）火法与湿法相结合处理技术主要包括破碎或剥离(或直接进行焚烧) 、焚烧或热处理和湿法浸出分离等过程。其特点是工艺相对简单，回收利用效率高，但一次性投资大、能耗较高，技术要求和运行成本都比较高；同时焚烧过程产生的烟气中可能产生二恶英类以及硫氧化物、氮氧化物等酸性气态污染物、烟尘和重金属污染物，需要配备专门的烟气净化处理设备，大大增加了废电池处理的成本。

（3）在各种工艺中，酸浸加有机溶剂萃取是目前废弃电池回收处理工艺较为成熟的技术，其对设备的要求和处理成本与火法技术相比，都有很大的降低，同时也没有烟气净化的问题。但要想达到较高的效率，通常都需要进行多级萃取与反萃，这大大增加了工艺的复杂程度，使流程加长。同时会产生大量的废水，必须进行专门的处理以达标排放。另外，萃取剂价格昂贵。

 以上这些因素都使废弃电池处理的经济性降低，而产生的大量废水若不进行适当的处理，将造成二次污染。

6）由此可见，无论采用何种工艺都各有利弊，关键是要完善现行成熟工艺，实现废锂离子电池的资源化和无害化处理处置，以获得更好的环境、经济和社会效益；此项目属于                   能源新材料有限公司和上海企科的产学研成果，并已通过了中国资源综合利用协会鉴定，鉴定结果：国际先进；同时此项目已获得上海环保协会科技进步一等奖。

5） 项目投资的意义

（1）原料丰富：作为处理对象的废锂离子电池原料丰富；自1990年日本索尼公司将锂离子电池商品化以来，凭借其优越的性能，迅速占领二次电池市场，逐渐取代传统充电电池；近年来锂离子电池性能日臻完善，在“3C”市场，锂离子电池已占据明显优势，并且其应用正在迅速扩大；在未来锂离子电池的应用范围将不断拓宽，预计我国锂离子电池生产以年均15％的增长率持续发展，从现在的市场应用现状与将来的发展趋势来看，锂离子电池都占有举足轻重的地位。但所有的电池都有寿命，或者自身性能变差被淘汰，或者随着电子产品的更新而废弃；因此锂离子电池的废弃量将相当可观。

    2006年我国移动电话用户超4.4亿。假设平均每个用户三年更换一次手机，全球移动用户更新手机的周期平均在2年左右，每年会有至少2亿部手机被淘汰；这意味着我国每年大约会有4亿块手机电池（按1部手机配2块电池计算）废弃。我国锂离子电池废弃量由此可见一斑。本项目拟回收来自锂离子电池生产企业的废料和来自用户使用后的废旧锂电池，按金属价格的55%-65%回收，以保证回收量满足生产需求。

（2）效益显著：根据锂离子电池的材料组成分析，其中含有大量的有价金属。以手机电池为例，其中含有15%的钴、14%的铜、4.7%的铝、25%的铁、0.1%的锂。而2006年，钴、镍、铜、铝的市场价格分别达到了315000、312600、66888、21964万元/吨；钟海云等通过对锂离子电池的正极废料铝钴膜回收处理生产草酸钴。结合市场行情，估算了处理1 t铝钴膜的成本为13.5万元，销售收入19.0万元，纯利4.56万元；将1 t铝钴膜换算为锂离子电池的量约为5 t，若将锂离子电池中其它材料的价值与增加的加工费用抵消,则可推算处理1 t锂离子电池可获纯利0.91万元。若建立一个年处理量为3000 t的工厂,可获纯利2730万元；由此分析，回收利用废锂离子电池，将获得可观的经济效益。

（3）工艺成熟：废弃锂离子电池再生处理技术的研究开始于20世纪90年代中后期，在借鉴成熟的矿石冶炼工艺的基础上，针对废锂离子电池的特殊性，经过十几年的发展，工艺已日趋完善，并已经应用于实际生产过程；研究对象主要集中在以石墨为负极、LiCoO2为正极的锂离子电池，这是当前使用最多、最早进行商品化生产的锂离子电池；目前国内外学者对废锂离子电池的处理过程都做了详细的研究，包括放电、拆解等处理，以及各种再生工艺，如选矿技术、火法冶金、湿法冶金等；其中湿法冶金技术因其优势明显已成为研究和应用的主要方面。如法国的SNAM公司、英国的AEA电源技术公司、美国的TOXCO公司等；本项目采用“碱溶—酸浸—萃取—电沉积/浓缩结晶”工艺，该工艺中各技术在国内外均已做过广泛深入研究，并有实际经验，成果有保证。

（4）竞争优势：从目前的废锂离子电池回收现状来看，湿法冶金的金属回收技术与工艺在国内绝大部分还处于实验室研究阶段，达到工业化大生产规模的尚属空白；并且现有的处理技术存在较多的问题和缺陷，如流程复杂、回收率低、产品单一、污染严重、回收成本高等。本项目采用全封闭清洁回收工艺在清洁环保和高值化利用上将有所创新，金属回收率高、清洁环保、成本低、利润高，在同类企业中具有较大的竞争优势。

6） 项目投资的成果及效益：项目实现产业化后，可提供就业岗位300个，并与多家高校建立产学研合作关系，挂牌为实习实训基地。

1.2 、研究的主要结论：通过市场、技术、经济等分析，本报告认为：该项目属于再生资源综合利用，既符合国家产业政策，又可得到国家的资金扶持，因此该项目是可行的。

 

 

1.3 存在问题及建议：原料和产品的价格对项目的经济效益影响至关重要，因此经营过程对原料和产品价格变化要有足够的敏感。

 

(末完、待续)