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锂电池回收再利用的工艺流程与过程自动化仪表发布日期：2025-05-14 浏览次数：9894
锂电池回收再利用技术，是推动新能源产业可持续发展的关键环节，其核心在于高效提取稀有金属并降低环境污染。
一、主要技术分类及进展1、物理分选技术
通过破碎、筛分、磁选等物理手段分离电池组件，可回收钢壳、隔膜及铜铝金属颗粒。例如，安全破碎系统能将电池精准破碎至30mm尺寸，为后续金属回收奠定基础。该技术流程短、污染小，但需结合其他工艺提升回收率。
2、湿法冶金技术
采用酸浸、溶剂萃取等手段提取锂、钴、镍等金属，可回收90%以上稀有元素。相较于传统火法冶金（高温熔炼），其纯度更高且能耗较低，但废液处理要求严格。
3、新兴技术探索
①生物浸出：利用微生物分解电极材料，环保性突出但效率待提升。
②电化学回收：通过选择性电解直接再生正极材料，减少化学试剂使用。
③热解技术：分解有机粘结剂以分离电极材料，需精确控制温度防止污染。
二、典型工艺流程
1、预处理
①放电处理：将回收的锂电池置于放电设备中，通过接入外部电阻或采用特定的放电电路，将电池电量放至安全水平，防止后续处理时发生安全事故。
②拆解破碎：使用机械拆解设备将电池组外壳打开，取出内部的单体电池，再通过破碎机将单体电池破碎成较小的颗粒，以便后续分离处理。
③筛分分级：利用振动筛等设备对破碎后的颗粒进行筛分，将其按粒径大小分为不同等级，为后续物理分离提供合适的物料粒度。
2、物理分离
①磁选：采用磁选机对筛分后的物料进行处理，利用磁场将其中的铁、镍等磁性金属吸附分离出来。
②重力分选：借助摇床、重介质分选机等设备，依据物料颗粒的密度差异，在重力和水流作用下实现不同成分的分离，如将密度较大的铜、铝等金属与密度较小的塑料、隔膜等分离。
③静电分选：利用静电分选机，使物料颗粒在高压电场中带上不同电荷，根据电荷差异将塑料、隔膜等绝缘材料与金属颗粒进一步分离，提高金属的回收纯度。
3、化学处理
①酸浸：将物理分离后得到的富含锂、钴、镍等金属的物料与硫酸、盐酸等酸溶液在反应釜中混合，在一定温度、搅拌速度和反应时间条件下，使金属以离子形式溶解到溶液中。
②除杂：酸浸后的溶液中含有多种杂质离子，通过加入沉淀剂、萃取剂或采用离子交换树脂等方法，将铁、铝、钙等杂质离子去除，提高目标金属离子的纯度。
③沉淀与结晶：向除杂后的溶液中加入特定的沉淀剂，使锂、钴、镍等金属分别以氢氧化物、碳酸盐或草酸盐等形式沉淀出来，再经过过滤、洗涤得到金属沉淀物。对于一些溶解度较低的金属盐，可通过蒸发浓缩、冷却结晶等操作使其从溶液中结晶析出。
4、金属精炼
①电解精炼：对于钴、镍等金属，将其沉淀物溶解制成电解液，放入电解槽中进行电解。在电解过程中，金属离子在阴极得到电子还原成金属单质，从而获得高纯度的金属。
②煅烧还原：对于锂的回收，通常将碳酸锂等锂的沉淀物进行高温煅烧，使其转化为氧化锂，再通过还原反应将氧化锂还原成金属锂。
1、温度测量与控制仪表
①热电偶、热电阻：安装在反应釜、电解槽、煅烧炉等设备中，实时测量内部温度，将温度信号转换为电信号传输给控制系统。
②温度控制器：根据设定的温度值与热电偶、热电阻反馈的实际温度信号进行对比，通过调节加热或冷却装置的功率，使设备温度保持在工艺要求的范围内。
2、流量测量与控制仪表
①电磁流量计、质量流量计：用于测量酸液、沉淀剂、电解液等流体的流量，为精确控制各种试剂的加入量和物料的输送量提供数据支持。
②流量调节阀：根据流量设定值和流量计反馈的实际流量信号，自动调节阀门开度，控制流体的流量，确保工艺过程中各种物料的精确配比。
3、压力测量与控制仪表
①压力变送器：安装在反应釜、气体输送管道等部位，实时监测内部压力，将压力信号转换为电信号传输给控制系统。
②压力调节阀：根据设定的压力值和压力变送器反馈的实际压力信号，自动调节阀门开度，控制反应釜内的压力或气体输送压力，保证设备安全运行和工艺过程稳定。
4、液位测量与控制仪表
①超声波液位计、雷达液位计：安装在反应釜、储罐等容器上，实时测量液位高度，将液位信号传输给控制系统。
②液位控制器：根据设定的液位值和液位计反馈的实际液位信号，控制进料泵或出料泵的启停，实现液位的自动调节和稳定控制。
5、成分分析仪表
①原子吸收光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪（ICP - MS）：定期对酸浸液、电解液等进行成分分析，精确测量溶液中锂、钴、镍等金属离子的浓度以及杂质离子的含量，为工艺参数调整提供依据。
②pH 计：实时监测酸浸、除杂等过程中溶液的酸碱度，通过反馈控制酸液或碱液的加入量，使溶液的 pH 值保持在合适的范围内，保证化学反应的顺利进行。
6、称重仪表
①电子秤：在物料投放、产品包装等环节中，用于精确称量物料和产品的重量，确保投料量准确和产品质量符合标准。
通过过程自动化仪表的应用，能够实现锂电池回收再利用工艺流程的自动化控制和优化运行，提高生产效率、资源回收利用率和产品质量，同时降低人工成本和生产风险，减少对环境的影响。
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