【本文来自《简单给车迷朋友科普下,你们担心的新能源车废旧回收不如燃油车环保,其实恰恰相反》评论区,标题为小编添加】
1.嗯,我也不反对汽油车。实际上,我心目中理想的汽车动力是磷酸铁锂电池+可烧重油的微型燃气轮机的插电混动车,安全、燃料费用低、高效率。只是这种汽车什么时候可以商用化就不知道了。
2.1 不是“强酸腐蚀”,是酸浸出,也就是三元锂电池正极活性物质(镍钴锰酸锂)与无机酸反应生成镍、钴、锰、锂的盐类水溶液混合物。至于为什么说“无机酸”,一是盐酸、硫酸、硝酸都可以用,只是后续工艺有所不同;二是也有研究用有机酸(如柠檬酸)的,可杜绝产生有害气体,且易分离回收,但成本较高,尚未得到工业应用。
2.2 以硫酸为例,用硫酸、亚硫酸钠浸泡前道工序分离出的三元锂正极材料(主要成分是镍钴锰酸锂、石墨),浸出液(经酸性水解除去铁、铝、铜等杂质后)中主要成分是硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、硫酸锂,以及未反应的硫酸。亚硫酸钠的作用是作为还原剂将三价钴变为二价钴,二价钴更容易溶于水,可以提高钴的浸出率。
接下来加入氢氧化钠,让镍钴锰变成氢氧化物富集在沉淀中,锂则留在滤液中,滤液蒸发浓缩后加入碳酸钠,锂离子变成碳酸锂沉淀,过滤洗涤烘干即得产品碳酸锂。剩余滤液中则主要是硫酸钠、未反应的氢氧化钠。加适量硫酸去除氢氧化钠,蒸发滤液回收硫酸钠(作为副产品)。
在前述镍钴锰氢氧化物富集物中加入氨水, 在适宜条件下镍钴与氨形成络合物进入到溶液中, 剩下的则是氢氧化锰产品。
在镍钴氨络合物溶液中加入硫酸调节pH值,再用P507等萃取剂分离镍钴,即可得到纯净的硫酸镍、硫酸钴溶液,经滤液蒸发即可回收硫酸镍、硫酸钴产品。
上述过程实际上与锂辉石精矿硫酸法提锂+含镍钴矿萃取分离钴镍的工艺很相似,只要工艺规范、过程控制得当,基本不产生废气、废液。废渣主要是酸浸阶段剩下的石墨,用适量碱液中和残酸后可直接填埋,不会污染土壤。镍、钴的回收率通常都可在95%以上,锂回收率在90%以上,锰的回收率在90%左右。
酸浸也可用盐酸,此时一般用次氯酸钠做还原剂(基于盐酸的体系必须加还原剂,因为三价钴与盐酸会反应生成氯气,尾气处理较麻烦。二价钴没这个麻烦)。另外如用双氧水做还原剂,则既可用于硫酸也可用于盐酸。
3.为什么说铅蓄电池污染更大:
1)铅蓄电池中的最主要污染物是铅及其化合物。在医学上最关注的重金属中毒,主要就是铅、汞、砷、镉、铬五种,其中铅中毒发生最为广泛。而三元锂电中的镍、钴、锰也可能导致健康损害,但比铅要轻得多。至于锂、铁、石墨,通常不认为属于有毒污染物。实际上,镍、钴、锰、锂、铁还在人体必需的微量元素列表中。当然,如果摄入过多,同样会损害健康。另外,铅的蓄积性较强(在骨骼中生物减半期可长达20年),而镍、钴、锰、锂、铁基本没有蓄积性。
2)我国每年车用铅蓄电池报废数量非常高,如根据“何艺 etc. 中国废铅蓄电池产生及利用处置现状分析[J]. 电池工业, 2020, v.24;No.137(04):50-58.”中的测算,2018年汽车废电池产生量约折合111.89万吨,另有约16.23万吨铅蓄电池随车报废。而2020年动力锂电池报废数量,目前看应该在10~20万吨。另外,铅在车用铅蓄电池中的质量占比在60%左右,而三元动力锂电池中,锂约1.2%,锰约7%,镍约12%,钴约5~20%。可见,当前待回收的金属元素量,两者尚有数量级差距。
3)目前我国报废铅蓄电池由正规渠道回收、规范冶炼的仅约30%,而通过“地下产业链”进行回收处理的占到70%,即所谓“正规军干不过游击队”。这一方面导致“直接倾倒废酸铅泥”、“违规熔炼再生铅”的做法相当普遍,其污染完全无法控制;
另一方面导致正规企业成本过高,利润低下,难以采用更先进的湿法冶金工艺,大多数仍采用火法冶金,铅回收率通常在80%以下,同时产生的铅烟、铅尘严重威胁相关职工的健康。报废动力锂电池目前的回收率尚较低(我看到的2020年的数字是11%多一点,其主要原因是报废电池数量还不够:你如果拿20公斤碳酸锂去向比亚迪销售,搞不好他们会给精神病院打电话;但如果拿2万吨碳酸锂过去,至少采购部门主管要请你吃饭),但近几年回收率数字都在成倍增长。
由于《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》(工信部联节〔2018〕43号)规定:“汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任”,可以预计,相应的回收利用体系将更正规,对新技术新工艺、以及环保的投入也将更有保障。
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