《废旧电池破碎分选回收技术规范》

'《废旧电池破碎分选回收技术规范》行业标准编制说明（讨论稿）一、工作简介1.1任务来源及计划要求根据工业和信息化部发布的《关于印发2014年第三批行业标准制修订计划的通知》（工信厅科[2014]628号）文件的要求，由广东邦普循环科技有限公司主导制定《废旧电池破碎分选回收技术规范》有色金属行业标准，项目计划编号：2014-1392T-YS，完成年限为2015年。1.2标准编写的目的和意义随着人类社会能源需求的不断增长，电池作为一种便携式能量储蓄器，在社会和人们的日常生活中所占的比例越来越大，成为第三大消费品之一。我国近几年锂电池的产量逐年增加，2010年锂电池产量达13.5亿只；2012年锂离子电池累计完成产量41.8亿只；2013年锂离子电池总产量达337亿瓦时； 2014年上半年锂离子电池产量约145亿瓦时。我国已成为当今世界上最大的锂电池生产、消费和出口国。根据锂离子的寿命设计QC/T743—2006《电动汽车用锂离子蓄电池》及锂离子电池相关的材料设计GB/T20252—2014《钴酸锂》，YS/T798—2012《镍钴锰酸锂》，YS/T677—2008《锰酸锂》等标准要求循环寿命为500次。目前锂离子电池的广泛应用，在2～3年后报废量必然大幅度提高，锂电池中含有大量的镍、钴、铝、铜等有价金属元素，以钴酸锂电池为例，钴酸锂电池中平均含钴12%～18%，锂1.2%～1.8%，铜8%～10%，铝4%～8%，壳体合金30%，这些金属是一次资源，极具回收价值。尤其是金属钴和镍，价格较贵，是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料，也是高、精、尖技术的支撑材料。目前，我国回收处理废旧电池的技术主要是湿法冶金，破碎分选属于湿法冶金回收的预处理环节。破碎分选技术经历了2个发展阶段。1）以前是手工拆解。在封闭的装置中，工人戴防护手套进行流水线拆解作业，这种方式能把正负极片、隔膜纸、外壳等有效分离，每个工人每天能拆500~600只电池，处理量约40~60公斤，效率很低，且不环保，对人体危害大。 2）到现在的破碎分选。将经过热解处理除去其中的隔膜纸、粘接剂、导电剂等的废旧电池再经破碎达到一定的粒度，通过风选、磁选、重选分离出铜、铝、铁，得到电池粉。该工艺采用纯物理的方式在电池粉进入化学处理前进行除杂，不仅可以降低除杂的难度还可以减少辅料的使用，进而减少终端排放，对于环境保护具有重要意义。。本标准的编制依据是，根据我司研制的废旧电池破碎分选系统，已申请了破碎分选技术的相关专利，如一种废旧电池及其过程废料全自动破碎分选系统（专利号：201310005498.6，201320007429.4），并通过专利向技术标准转化。将废旧电池经过一次破碎（粗破）、筛分得到一次电池粉，再对渣料进行二次破碎（细破），通过风选分离铝，磁选分离铁，重选分离出铜铝，得到二次电池粉。利用此技术对废旧电池进行回收，可以规范废旧电池的回收利用过程，促进回收行业的技术水平，同时还能够减少对环境的污染。具体表现如下：一、标准的制定将引领废旧电池处理行业的共同进步。我国的电池回收和再生行业发展起步较晚，但发展较快，相关政策正在逐渐完善，但仍然存在以下问题：一是回收网络不健全，存在无资质的个体商贩随意回收的现象；二是是低水平拆解，污染严重，对人体伤害大；三是存在小规模的回收企业，不能做到专业化回收，资源回收率低。针对后面两个问题，本标准项目从技术领域进一步提升行业的回收处理水平，让回收企业真正做到专业化处理，从而促进行业发展。二、标准的制定对提升分选识别率具有重要作用。废旧电池的分选就是将废旧电池中各种可回收利用的废物与不利于后续处理的废物组分采用适当技术分离出来的过程。将废旧电池粉碎以后，需要进行夹杂物的分离，分离的程度直接影响到电池粉杂质的含量，杂质含量的高低直接影响后续湿法回收工艺处理的难易程度。因此，对废旧电池的破碎分选设定技术规范，将有利于提高组分的分选识别率，得到含夹杂物更少的电极材料。三、对减少环境污染具有重要意义。废旧电池的破碎分选是对传统化学除杂工艺的改进，一方面减少了碱液和酸液的用量，一方面也减少了“三废”的排放量，对于环境保护具有重要意义。1.3承担单位情况 邦普，创立于2005年。企业总部（广东邦普循环科技有限公司）位于广东南海新材料产业基地核心区，总注册资本7680万元人民币；湿法冶炼循环基地（湖南邦普循环科技有限公司）位于湖南长沙国家节能环保新材料产业基地，总注册资本6000万元人民币；汽车及动力电池回收循环基地（湖南邦普报废汽车循环有限公司）成立于2008年2月，位于湖南省长沙市金洲新区邦普科技园内，注册资金1800万元。邦普，是全球专业的废旧电池及报废汽车资源化回收处理和高端电池材料生产的国家级高新技术企业。通过几年的快速发展，邦普已形成“电池循环、载体循环和循环服务”三大产业板块，专业从事数码电池（手机和笔记本电脑等数码电子产品用充电电池）和动力蓄电池（电动汽车用动力蓄电池）回收处理、梯度储能利用；传统报废汽车回收拆解、关键零部件再制造；以及高端电池材料和汽车功能瓶颈材料的工业生产、商业化循环服务解决方案的提供。其中，邦普年处理废旧电池总量超过6000吨、年生产镍钴锰氢氧化物4500吨，总收率超过98.58%，回收处理规模和资源循环产能已跃居亚洲首位。邦普通过独创的“逆向产品定位设计”技术，在全球废旧电池回收领域率先破解“废料还原”的行业性难题，并成功开发和掌握了废料与原料对接的“定向循环”核心技术，一举成为回收行业为数不多的新材料企业。邦普是国内同时拥有电池回收和汽车回收双料资质的资源综合利用企业。邦普围绕电池和汽车回收产业，邦普作为广东省创新型试点企业和战略性新兴产业骨干培育企业，已全面投入电动汽车全产业链循环服务解决方案的研究，以“静脉回收”推动“动脉制造”产业升级，为国家“循环经济”和“低碳经济”多做贡献。二、编制原则和编制进度2.1编制原则1）以满足国内废旧电池破碎分选的实际生产的需要为原则，提高标准的适用性。2）以实际相结合为原则，提高标准的科学性和可操作性。3）完全按照GB/T1.1-2009的要求编写。2.2编制进度2014年10月，广东邦普循环科技有限公司接收《废旧电池破碎分选回收技术规范》的任务，我司组建了有色行业标准编制工作组，成立了标准编制工作组，由于该标准为首次制订，标准编制工作组成员查阅了大量的国内外相关文献资料，收集、整理、对比分析了相关企业的专业技术资料，结合目前国内废旧电池破碎分选回收的生产情况，形成了标准草案。 2014年11月-2015年4月，本标准草案完成后，在编制组及公司内部进行了多次交流，广泛征求意见，对本标准进行了认真的修改和完善，最后形成了该标准的讨论稿。三、标准的主要内容和依据3.1范围小型二次废旧电池（锂离子电池、镍氢电池）回收过程包括热解、破碎、分选、浸出、除杂、提纯等多个步骤，而浸出前都属于机械物理法，我们通常称之为预处理阶段。而废旧动力电池由于单体电池外形大、残余电量多，对破碎设备要求高，使用相同破碎设备难以达到回收利用要求。本标准规定了废旧小型二次电池（锂离子电池、镍氢电池）破碎分选回收处理过程的术语和定义、总体要求、破碎分选等管理技术要求本标准适用于湿法冶炼回收处理小型二次电池（锂离子电池、镍氢电池）的破碎分选。本标准不适用于动力电池的破碎分选，包括动力电池包（组）、模块及单体等。3.2术语和定义为了更好地理解和实施本标准，制定了以下2个术语的定义。废旧电池（wastebatteries）：已经失去使用价值而被废旧的锂离子电池、镍氢电池和上述电池在生产、运输、销售过程中产生的不合格产品、报废产品、过期产品，以及上述电池在生产过程中产生的不合格电芯、报废电芯。3.3主要技术指标确定依据3.3.1国内外废旧电池破碎分选概况废旧电池回收利用根据技术划分可分为湿法冶炼和火法冶炼。国外对于废旧电池的处理主要采用火法冶炼。火法冶炼是将废旧锂离子电池或镍氢电池放入电弧炉中，加入适当的熔剂，高温加热使金属形成合金。火法冶炼对废旧电池原材料组成要求较低，但火法需要消耗大量的能量，回收的过程可能将金属氧化，合金产品的附加值不高，并且焚烧含Al、Li和有机物的电池时Al、Li在高温下易发生挥发，环境控制难度较大。国内对于废旧电池的处理主要采用湿法冶炼。湿法法冶是将废旧电池高温热解后进行破碎分选，再采用无机酸+还原剂体系对电极材料浸出。除杂后得到含镍、钴的金属纯化溶液，根据生产要求直接结晶或者合成所需化工产品。 湿法冶炼整个生产流程简短、能耗低，产品种类多样可变，产品附加值高。3.3.2废旧电池结构电池内部电芯主要包括正负引线、中心端子、绝缘垫片、安全阀、正极材料、负极材料、隔离膜、电解液、铝铂、铜箔、粘结剂（聚偏氟乙烯）等；电池外壳可为塑料、不锈钢、镀镍钢壳或铝、铁壳等；粘合剂的主要成分为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯共聚物、苯乙烯-二烯共聚物和聚亚胺等；隔膜通常采用多孔的尼龙、聚丙烯和维尼纶无纺布等。锂离子电解液主要是含锂盐的有机溶剂，其中锂盐可能是LiPF6、LiClO4、LiBF4；有机溶剂通常为碳酸酯类(碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等)；通常镍氢电池的电解液是以KOH为主并添加有少量LiOH、NaOH组成的三元水溶液。3.3.3总体要求总体要求包括一般要求、场地要求、人员要求和设备要求。3.3.3.1　一般要求废旧镍氢电池属于危险废物（废物类别：HW46），在破碎处理前废旧电池需要进行收集，破碎分选处理中属于处置和利用。因此规定如下：1）处理企业应具有危险废物经营许可证，核准经营方式应包括收集、处置、利用。禁止将未经任何处理的废旧电池直接焚烧、填埋、丢弃不仅会造成环境污染，还会浪费宝贵战略性镍、钴资源。因此规定如下：2）禁止将未经任何处理的废旧电池直接焚烧、填埋、丢弃。目前我国废旧电池破碎主要有人工破碎分选和机械自动化破碎分选。机械自动化破碎分选为专业化集中式处理，污染可控，有利于环境保护、资源再生利用和节能降耗。因此规定如下：3）废旧电池破碎分选回收技术应有利于环境保护、资源再生利用和节能降耗。3.3.3.2　场地场地可能有粉尘、噪音等对作业人员健康危害的影响因素，作业场地应能满足人员的卫生和职业健康要求，厂区建设应符合GBZ1《工业企业设计卫生标准》、GBZ2《工作场所有害因素职业接触限值》，同时宜按GB/T28001《职业健康安全管理体系要求》进行管理。因此规定如下：1）厂区建设应符合GBZ1、GBZ2的要求，并宜按GB/T28001中的规定管理。 废旧电池破碎后形成大量的金属粉尘，包括铝粉尘、铜粉尘、铁粉尘等，金属粉尘在一定浓度下遇到明火可发生爆炸，现场应严禁烟火。为保证作业安全，作业场地应有足够的照明，并按GB50034的规定进行设计。因此规定如下：2）破碎分选作业现场应严禁烟火，并按GB50034的规定设计照明装置。破碎分选回收设备在工作过程会产生振动，为避免设备发生移位、下沉等危险情况，场地地面应硬化。作业过程中产生的振动如对建筑物产生影响时，应采取相应的等防范措施，如增加减振装置或改变设备的振动频率等。因此规定如下：3）放置破碎分选回收设备设施的地面应硬化。作业过程中产生的振动如对建筑物产生影响时，应采取相应的防范措施。3.3.3.3　人员不当操作设备可能会造成设备损坏甚至人员伤亡，作业人员在操作前应掌握破碎、分选设备设施正确使用、维护和事故应急处理方法，同时作业人员也应掌握消防器材的正确使用和维护方法，和紧急救护的方法。因此规定如下：1）作业人员应掌握破碎、分选设备设施、消防器材的正确使用和维护方法，应掌握事故应急处理和紧急救护的方法。为保证作业人员职业健康，作业人员在进行作业之前，应按GB/T11651的有关规定穿戴、使用劳动保护用品，如工作服、劳保鞋、安全帽、防尘口罩等。作业过程中有粉尘等，化学有害因素等危害，未穿戴防护用品的人员不应靠近作业区，不应操作设备。因此规定如下：2）作业人员在进行作业之前，应按GB/T11651的有关规定穿戴、使用劳动保护用品，如工作服、劳保鞋、安全帽、防尘口罩等。未穿戴防护用品的人员不应靠近作业区，不应操作设备。3.3.3.4　设备破碎分选设备在运作过程中危险性较大，设备应由有资质的生产单位生产，且安全可靠、节能环保，并符合国家有关规定。因此规定如下：1）破碎分选设备设施应按照国家有关规定，由具有资质的专业生产单位生产，且安全可靠、节能环保。 破碎设备安装工程施工及验收应按GB50276《破碎、粉磨设备安装工程施工及验收规范》的规定执行。因此规定如下：2）破碎设备安装工程施工及验收应按GB50276的规定执行。为了保证除尘效果，避免作业场地发生扬尘，破碎设备设施应配备除尘装置，如旋风分离器、布袋除尘装置等。因此规定如下：3）破碎设备设施应配备除尘装置，如旋风分离器、布袋除尘装置等。3.3.4废旧电池破碎分选要求3.3.4.1　作业程序通过对废旧锂离子电池和镍氢电池结构的分析可以发现，小型电池经过放电处理后，需要通过焚烧热解后才能进行破碎分选。焚烧后的电池经过粗破，将电池撕裂至粒度不大于2cm，经过第一次分选，包括筛分、重选、风选、磁选等分选技术将经破碎的废旧电池按不同组分分离，得到粉料和渣料。粉料为第一次电极材料粉，渣料分别为铜粉和铁粉。渣料经过细破将铜粉和铁粉上附着的电极材料粉彻底分离，经过第二次分选，包括筛分、重选、风选、磁选等分选技术将经破碎的废旧电池按不同组分分离，得到粉料和渣料。粉料为第二次电极材料粉，渣料分别为纯度更高的铜粉和铁粉。具体的破碎分选工艺流程如图1所示。粗破一次分选废旧电池细破电极材料粉二次分选铜粉铁粉铝粉电极材料粉图1　废旧电池破碎分选作业程序图其中，筛分是用带孔的筛面把粒度大小不同的混合物料分成各种粒度级别的作业。根据粒径的大小可以分离得到电极材料粉。风选是利用物料与杂质间悬浮速度差别，借助风力除杂的方法，目的一方面是进一步分离获得电极材料粉，另一方面是除去 轻杂质和灰尘。磁选是利用磁力清除磁性金属杂质的方法，在磁选过程中，可将渣料中金属铁从铝、铜中分离出来。3.3.4.2　破碎要求3.3.4.2.1　一般要求破碎设备在运转中会产生振动，设备启动前应检查紧固件和连接管道是否松动，润滑系统加油是否适量。设备中不能有杂物，如有应清理并擦拭干净。因此规定如下：1）设备启动前应检查紧固件和连接管道是否松动，润滑系统加油是否适量，设备中是否有障碍物、工具、铁屑、杂物等，如有应清理并擦拭干净。为保证设备正常、安全地运转，设备运转中作业人员应每隔0.5h检查一次设备运转情况，监听破碎过程有无异常声音，如有应立即停机检查。因此规定如下：2）设备运转中作业人员应每隔0.5h检查一次设备运转情况，监听破碎过程有无异常声音，如有应立即停机检查。为保证作业中人员的安全，设备运转中禁止作业人员窥视进料口，严禁进行检修和清洁工作。因此规定如下：3）设备运转中禁止作业人员窥视进料口，严禁进行检修和清洁工作。当难碎物料进入，导致过载保护动作而停机，应将难碎物料清除后，在至少2名人员在场并确定设备旁边无人的情况下方可重新启动设备。其中1名人员控制现场确保无人并观察设备启动情况，第2名人员负责操作启动设备。4）当难碎物料进入，导致过载保护动作而停机，应将难碎物料清除后，在至少2名人员在场并确定设备旁边无人的情况下方可重新启动设备。为保证作业人员安全，设备检修和清除难碎物料时应切断设备电源。因此规定如下：5）设备检修和清除难碎物料时应切断设备电源。如向破碎设备中投入其他物品，可能引起设备损坏甚至对作业人员造成危险。因此规定如下：6）不应擅自向破碎设备和分选设备中加入其他任何物品。带料启动可能会烧毁设备，因此规定如下：7）严禁带料启动设备。 3.3.4.2.2　技术要求干法破碎利于后续的分选，如果是湿法破碎，则无法直接进行风选或磁选。因此规定如下：1）宜采用干法进行破碎。废旧电池破碎前进行焚烧处理可去除电池中的电解液，避免在破碎过程发生泄漏。因此规定如下：2）废旧电池破碎前应进行焚烧处理。投入硬性杂质不仅可能损坏设备，严重时还可能威胁到作业人员安全。因此规定如下：3）破碎前应清除铁块等硬性杂质，以防堵塞损坏设备，避免事故发生。根据我司生产经验，废旧电池破碎粒度应不大于2cm，尺寸过大不利于后续的材料分选。因此规定如下：4）废旧电池宜按照破碎设备的型号采取逐级破碎，破碎粒度应不大于2cm。3.3.4.3　分选要求3.3.4.3.1　一般要求废旧电池一起分选后得到的渣料中还含有较多的电极材料粉，进行二次分选以提高电极材料粉回收率。因此规定如下：1）应采用二次分选以提高电池粉回收率。分选前应保证物料干燥，潮湿的物料无法进行风选或者磁选，无法将电极材料粉和金属粉料分离。因此规定如下：2）分选前应保证物料干燥。3.3.4.3.2　技术要求筛分可初步分离出电池粉和金属粉料，风选可将电极材料粉和金属粉料分离，磁选可将铁粉和其他渣料分离，重选、浮选可从粒度小的粉料中分离出电极材料。因此规定如下：1）宜采用筛分、风选、磁选、重选、浮选等技术进行分选。采用筛分、风选、磁选、重选、浮选等技术进行分选可分别得到铜粉、铁粉和电池粉。因此规定如下： 2）分选后应分别得到铜粉、铁粉和电极材料粉。铜粉和铁粉中镍、钴含量不能过高，过高镍、钴含量造成资源浪费，降低了资源回收率。镍钴含量较高时应进行二次或者多次分选以保证分离效果，根据实际生产经验，二次分选后的铜粉中镍和钴的总含量小于3%，铁粉中钴的总含量小于3%。因此规定如下：3）分选后铜粉中镍和钴的总含量应小于3%。4）分选后铁粉中钴的总含量应小于3%。电极材料中杂质的含量不能过高，杂质过多时增加后续化学处理工艺的复杂程度和除杂成本，根据实际生产经验，一次分选后电极材料粉中铜含量小于4%，铝含量小于7%，铁含量小于3%；二次分选后电极材料粉中铜含量小于9%，铝含量小于4%，铁含量小于9%。因此规定如下：5）一次分选后电极材料粉中铜含量应小于4%，铝含量应小于7%，铁含量应小于3%。6）二次分选后电极材料粉中铜含量应小于9%，铝含量应小于4%，铁含量应小于9%。分选得到的电极材料粉粒度应小于1mm，粒径过大会不利于在后续使用时配置的浆料输送，会堵塞出料泵。因此规定如下：7）电池粉粒度应小于1mm。3.3.5安全要求为保障作业人员的安全，对破碎分选操作位置作如下要求：3.3.5.1　操作位置1）作业现场应先规划好安全人行通道，作业过程中严禁走过破碎分选区，无关人员不得进入作业现场。2）预防物料下落对操作位置产生危险，应对进料、出料、输送等过程和外露运动部位采取必要的防护措施。3）操作位置应有良好的通道及可视性，保证对人员不构成危险。 4）破碎设备的工作平台要安装护栏，以防人员跌落。3.3.5.2　控制系统1）每一台设备应设置总停开关，每个操作位置都应有急停装置，防止突发事件引发的危险。2）系统发生紧急情况时，应有报警系统。报警信号必须能方便发出和接收。3）所有的急停与安全装置应按其功能定期进行检查。3.3.5.3　电气设备1）设备裸露金属部分均应接地（零），所用的电气设备应有一套接地故障保护装置。2）变压器或高压电缆处，应在四周设置防护栏杆或将其布置在隔离间，并设置相应的安全标志，安全标志应符合GB2894的要求。3.3.5.4　防火1）破碎分选区应设置火灾、爆炸等报警装置，并按GB50016中第8章和GB50140的规定配备消防设施和器材，且灭火剂应放置在显眼、易取的地方，并按期检查，确保干燥。2）破碎分选车间、办公区域等作业活动场所的应急通道、出入口，应设置醒目的标志。3.3.6环境保护要求根据废旧电池破碎后粉尘的种类和特性，结合GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》表2工作场所空气中粉尘容许溶度，石墨粉尘总尘浓度为4mg/m3，铝金属、铝合金粉尘为3mg/m3。因此规定如下：1）破碎分选车间厂区的总粉尘浓度应不大于3mg/m3，并按GBZ/T192.1的规定进行检测。根据废旧电池破碎后粉尘的种类和特性，结合GBZ2.2-2007《工作场所有害因素职业接触限值物理有害因素》11.2.1，表9工作场所噪声职业接触限值规定，每周工作5d，每天工作8h，非稳态噪声等效声级的限值为85dB(A)。因此规定如下： 2）主操作室噪声不应超过85dB(A)，并按GB/T13325的规定进行检测。四、标准水平分析4.1采用国际标准和国外先进标准的程度经查，国外无相同类型的标准。4.2国际、国外同类标准水平的对比分析经查，国外无相同类型的标准。4.3与现有标准及制定中标准协调配套的情况查，标准与现有标准及制定中的标准无重复交叉情况。4.4涉及国内外专利及处置情况经查，本标准不涉及国内外专利。五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系与有关的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。收集到的国内相关法律法规如下：1）中华人民共和国环境保护法（中华人民共和国主席令第九号）；2）国家危险废物名录(环境保护部令第1号)；3）中华人民共和国固体废物污染环境防治法（中华人民共和国主席令第三十一号）；4）危险废物污染防治技术政策（环发[2001]199号）；5）废电池污染防治技术政策（环发[2003]163号）；6）关于印发电池行业清洁生产实施方案的通知（工信部节[2011]614号）；7）工业清洁生产推行“十二五”规划；8）国家环境保护“十二五”规划。六、重大分歧意见的处理经过和依据无重大分歧。七、标准作为强制性标准或推荐性标准的建议建议作为推荐性有色行业标准。 八、贯彻标准的要求和措施建议由于本标准规定废旧电池回收过程的前处理的技术要求，因此可积极向国内废旧电池回收厂家推荐采用本标准。九、废止现行有关标准的建议本标准为初次制定，无现行相关标准。十、其他应予说明的事项无。十一、起草单位信息单位名称：广东邦普循环科技有限公司联系电话：+86-0757-85615818+86-0757-85627155传真：+86-0757-85627355地址：广东省佛山市南海区里水镇上沙村528244《废旧电池破碎分选回收技术规范》行业标准编制工作组2015.04.16'