利用废旧锂电池回收产生的废渣制备陶粒研究进展

图1
工业固废制备陶粒工艺流程图
在“双碳”目标的推动下,低碳发展势在必行又任重道远,再生资源回收利用是碳减排的重要路径之一,同时兼具污染物减排的协同效益,无疑是实现碳达峰和碳中和不可或缺的方式,借助新能源国家利好政策的东风,废旧电池回收成为新的产业风口[1]。废旧电池在有价金属提取过程中不可避免会产生部分工业废渣,
“治废”的同时也带来了一定的“新废”。因此,对废旧锂电池回收产生的废渣进行工业固废资源化利用,
成为建设资源节约型、环境友好型和实现可持续发展型社会的重要举措。
目前国内回收企业对电池的后续处理主要以湿法回收为主,石墨渣、铁铝矾渣等是废旧电池回收行业产生的主要固废[2],对其二次提取有价金属,以100%全量固废制成环保轻质建材,可减轻环境造成的压力,实现全流程固体废物零排放与低值废料的二次资源化应用,成为当前废旧电池回收产业亟待解决的问题。国、内外针对工业固体废弃物资源化利用技术及应用的研究已取得诸多进展,但是在废旧电池回收行业相关报道鲜少,本文基于现有工业固体废弃物制备陶粒的主要工艺
及废旧电池回收产生的废渣成分进行分析,
针对废旧电池回收产生的废渣制备陶粒的可行性进行了探讨,并给
出合理化建议,
以供后期借鉴。
根据陶粒的化学元素组成(Si、Al、Mg、Fe、Ca、K、Na 等),目前工业固废制备陶粒的原料由主要原料、辅助原料和添加剂组成,化学组成的相对质量分数维持范围
在:SiO 253%~79%,Al 2O 312%~26%,CaO、MgO、K 2O、
Na 2O 等熔剂氧化物8%~24%[3],可制备出良好膨胀性能
的陶粒。市面上已成功开发出可用于陶粒制备的工业固废主料有煤基固废(粉煤灰、煤矸石)、工业废渣(钢渣、矿渣、煤渣等)、工业尾矿(铁、铜、黄金尾矿等)、污泥(市政、化工污泥等);辅助材料有膨润土、凝灰岩、石灰石、SiC、玻璃粉、纯碱、石膏粉、铝矾土、硅酸钙粉等;添加剂有硫铁矿渣、废矿物油渣、
造纸废液等[4]
。大部分工业固废原料制备陶粒的生产过程中都需与其他物料掺配,才能够获得适宜的陶粒原料组分,从而制备出性能优良的陶粒。工业固废制备陶粒的主要生产工艺流程如图1
所示。
工业固废制备陶粒目前主要的处理工艺有烧结法、免烧法两种[5],其中,烧结法是工业固废资源化利用中最为常用的陶粒制备工艺,且在各行业领域工业固废制备陶粒中已实现大规模产业化应用,
但存在能耗高、工艺复杂等不足;而免烧法具有工艺投资小、能耗低等优势,但目前仅处于实验室研究阶段,难以实现产业化。表
1
为工业固废中烧结法和免烧法制备陶粒的对比情况。
周新苗,刘志鹏,侯全杨
(广东邦普循环科技有限公司,佛山528100
)
,利用废旧锂电池回收过程中产生的废渣制备陶粒产品可规模化消纳工业固废,是实现碳达峰碳中和目标的重要途径。通过文献调研,本文介绍了利用工业固废制备陶粒的研究现状,阐述了工业固废制备的陶粒的化学组分、工艺流程和处理工艺。具体从废旧锂电池回收产生的废渣成分和生产工艺两方面分析了制备陶粒的技术可行性,提出该技术大规模推广和应用存在的主要问题,
并进行了合理的展望
;废旧锂电池;废渣;陶粒
节能与环保
Energy Saving &Environmental Protection
表1工业固废中烧结法和免烧法制备陶粒的对比情况方法
工艺特征
陶粒特征
优点缺点烧结法高温焙烧工艺硬度高、
孔隙丰富、
膨胀系数
大、化学性质稳定可大规模
产业化应
能耗较高,工艺复杂,生产成本较大
免烧法
无焙烧工艺,采用自然养护、蒸汽养护和蒸压养护强度较低,膨胀系数
小,适用领域较窄
工艺投资
小、能耗
难以实现产业化
表2铁铝矾渣的主要化学成分(%)
原料名称Fe 2O 3
Al 2O 3
SiO 2
MgO Na 2O
K 2O
CaO
SO 3
其他LOI 铁铝矾渣
34.2011.05
2.08
5.69
10.908.11
0.06  4.60
23.31
20.08
废旧锂离子电池湿法回收过程中产生的工业固废主要有铁铝矾渣、碳酸钙渣、废石墨粉和氢氧化铝渣,表2为广东某废旧锂电回收厂的湿法冶炼废渣的主要化学成分(铁铝矾渣)。从表中可以看出,废渣中主要成分铁铝矾渣具有适宜的制备陶粒的基础成分,
在外加一些建筑固废以及添加剂,即可构成形成陶粒的必要条件,因此,在原料上废旧锂离子电池湿法回收过程中产生的工
业固废资源化制备陶粒成为可能。
焙烧包括预热阶段和焙烧阶段两个重要过程,是工业固废烧制陶粒的关键阶段,直接决定了陶粒的性能指标[6]。目前工业固废制备陶粒的处理流程和工艺的产业化研究已经很成熟,故废旧锂电池回收产生的废渣可借鉴现有的工业固废(括煤矸石、尾矿、冶炼渣、粉煤灰、炉渣、脱硫石膏等)采用高温烧胀工艺制备陶粒[7],其中湖南中邦再生资源科技有限公司[8]
以铁铝矾渣与建筑弃土
为原料、碳化硅废料为发泡剂采用高温烧胀工艺,在1100℃以下制备出性能优良的陶粒,体积密
度为400~500级,筒压强度≥1.0MPa,降低其吸水率≤8%,均达到GB/T 17431.2—2010的要求。因此,
在生产工艺上废旧锂离子电池湿法回收过程中产生的工业固废资源化制备陶粒成为可能。
双碳背景下,随着新能源汽车的快速发展,
废旧电池回收势在必行,但回收过程产生的工业固体废弃物资源化利用将成为行业可持续发展的重要课题。利用废旧锂电池回收产生的废渣制备陶粒对节约和替代原生资源、有效减少碳排放等具有显著的协同效应,是实现碳达峰碳中和目标的重要途径。
利用废旧锂电池回收产生的废渣制备陶粒技术的大规模推广和应用仍然有诸多难题需要进一步解决,主要整理如下:
一是加大产业协同融合。基于废旧锂电池回收产生废渣的资源特点,应充分发挥其成本优势,搭配合适的建筑固废,
实现以100%全量固废制成环保轻质建材,实现全流程固体废物零排放与低值废料的二次资源化协同应用。
二是加强政策定向引导。政府应适当出台利用废旧
锂电池回收产生的废渣制备陶粒技术相关补贴政策,让更多企业或科研院所投入研发,
实现变废为宝、以废治废,形成产品生产成本与质量优势,才能真正实现利用废旧锂电池回收产生的废渣制备陶粒大规模应用。
三是创新技术流程研发。烧结法仍是当前工业固废
制备陶粒主要的生产工艺,如何通过优化原料配方、改善装备工艺条件等方式,进一步降低陶粒生产能耗和成产成本,是后期烧结法制备陶粒大规模应用的关键。
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)
ZHOU Xin-miao,LIU Zhi-peng,HOU Quan-yang
(Guangdong Brunp Recycling Technology Co.,Ltd.,Foshan,Guangdong528100,PR China
)Under the background of carbon peak and carbon neutrality,new energy vehicles have experienced a rapid and steady development. The preparation of ceramsite products from the waste residue recovered from waste lithium-ion batteries can consume industrial solid waste on a large scale,which is an important way to achieve the goal of carbon peak and carbon neutrality.On the basis of the literatures,the research status,chemical components,technological process and treatment process of ceramsite fabricated from industrial solid waste were elaborated in this paper.The technical feasibility of preparing ceramsite was analyzed from the composition and production process of waste residue recovered from waste lithium-ion batteries,and the main problems existing in the large-scale application of this technology were also summarized.Finally, a reasonable prospect was
proposed.
Industrial solid waste;Waste lithium-ion batteries;Waste residue;ceramsite
以下的部分精准无误地固定在建筑木条之上。之后进行
钢丝网的安装,将楼板和木方固定为一体,在建筑钢筋
安装环节,需要将木条安装在钢筋中间,胶合木条应与
钢筋规格保持相同,另外还需要将多种规格的目标固定
在上面的位置[7]。如果希望将钢筋牢固地安装在上面,需
要在钢筋完成固定后,在钢筋中间安设与至规模一直的
胶合木条。施工人员必须严格依照施工流程开展各项施
工,如此才能为后续工程施工奠定良好的基础。
4.3.2建设房屋楼面模板的安设
施工工作人员需要绕调整楼板与梁的高度,需要利
用拉线的方式予以施工,该阶段木龙骨的安装需要严格
依照其中的图纸进行施工,在开展施工平模板的环
节,需要从房间四周向中心位置铺装模板,最终将结尾
工作保留在房屋的中心位置。施工人员在铺装梁与模板
期间,两个模板承载的作用力相同。
4.3.3施工结束后模板的拆卸
结合房建工程项目施工特点而言,施工人员在施工
期间应合理掌控撤除的时间以及保护方式,在完成模板
拆卸过程中,应确保模板不会受到损害。就本次工程而
言,模板的拆卸工作应在浇筑结束后3天进行,此刻混凝
土轻度基本满足本次工程设计标准值85%之上。混凝土
满足施工标准时,拆除模板工作才不会令模板受到破
损。不仅如此,施工人员应保证最低部位模板满足建筑
施工的标准,且上述施工结构不会受到任意的损害,如
此才可开展模板的拆卸工作。如果希望能够确保建筑工
程施工的安全性以及施工质量,在混凝土工作施工之
前,针对不同类型模板安装的位置应严格遵照标准予以
分类。监管人员应认真检验所有施工流程,
并及时清除
施工期间产生的垃圾。
房建工程整体施工期间,现浇筑梁板施工质量将对
工程整体质量以及后期应用安全性产生明显的影响。因
此,实际施工期间,施工单位应十分强调现浇筑模板施
工质量,严格依照规定的工艺流程开展施工,明确施工
的基本流程,并重视施工前预备、安装工作等各个环节
要点的控制,以确保施工整体质量满足设计标准,确保
建筑整体的安全性。
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(上接第81页)

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