＊黃雅娟 劉光生 藍偉鋒

（1.廈門市環(huán)境監(jiān)測站 福建 361000 2.廈門理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 福建 361024 3.福建省環(huán)安檢測評價有限公司 福建 361000）

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，行業(yè)已經(jīng)走過了鉛酸電池和鎳鎘電池時代，目前正處于鎳氫電池和鋰離子電池的綠色電池時代。綠色鎳氫電池和鋰離子電池的廣泛使用，也帶來大量的報廢動力電池。這些廢舊電池若無法安全處理，將對社會環(huán)境安全造成重大影響。國家高度重視廢舊電池的回收利用，這在新能源領(lǐng)域具有戰(zhàn)略意義。我國新能源汽車動力電池將進入規(guī)?；艘垭A段，如何處理退役的廢舊動力電池成為業(yè)界的重要議題[1]。相應(yīng)的，綠色鎳氫電池和鋰離子電池回收利用項目的環(huán)境影響評價工作也獲得大量關(guān)注[2-3]。一些研究分析鋰離子電池運營期各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染因素，分析其最終排出污染物對廠址周圍的影響，提出更進一步的污染防治措施[4-5]。

因此，本文在實際開展鎳氫和鋰離子電池回收技改項目環(huán)境影響評價的基礎(chǔ)上，分析項目污染物的產(chǎn)生情況，并據(jù)此探討了環(huán)評中的幾個關(guān)鍵問題——工程分析、清潔生產(chǎn)、環(huán)境經(jīng)濟效益，并提出此類項目關(guān)注的要點及可行的污染治理措施，以期為電池回收項目建設(shè)和環(huán)境評價管理提供參考。

1.項目生產(chǎn)工藝特點及產(chǎn)污情況

(1)項目產(chǎn)品方案及產(chǎn)污情況

在現(xiàn)有鎳鈷廢料回收利用項目基礎(chǔ)上，增加廢舊電池（鎳氫和鋰離子電池）前段預(yù)處理生產(chǎn)線，包括拆解、煅燒、粉碎、篩分等工序，完善廢舊電池（鎳氫和鋰離子電池）的回收流程，達到廢舊電池回收利用的目的。該項目會有廢氣等產(chǎn)生，無生產(chǎn)廢水產(chǎn)生（表1）。廢氣主要有：煅燒廢氣（含煙塵、HCl、HF、SO2、Ni、Co、Mn、Cu）、粉碎和篩分粉塵、蒸發(fā)結(jié)晶氨氣（NH3）。

表1 項目環(huán)境影響因素識別一覽表

(2)關(guān)注的主要環(huán)境問題及環(huán)境影響

①項目運營后廢氣經(jīng)處理后是否可做到達標排放，分析技改和擴建完成后全廠廢氣排放對周圍環(huán)境空氣的影響是否可接受。

②項目運營后廢水排放是否對某污水處理廠造成大的影響；項目運營后對土壤和地下水環(huán)境的影響是否可接受。

2.工程分析要點

(1)廢氣

項目是對鎳鈷廢料回收利用生產(chǎn)線進行技改，生產(chǎn)原料由回收廢（鎳氫和鋰離子電池）粉料、鎳鈷廢料，改為部分直接用廢鎳氫電池和鋰離子電池，根據(jù)相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式進行理論分析核算。

①拆解

人工將廢舊電池投入拆解機拆解，使得隔膜紙、鋼殼、絕緣片、廢塑料紙從廢舊電池中分離出來。剩下的正極材料、電解液等物料進入煅燒爐煅燒。

廢舊鋰離子電池電解液中的六氟磷酸根容易揮發(fā)，與空氣中的水發(fā)生反應(yīng)，生成氟化氫（HF）氣體，反應(yīng)方程式如下：

②煅燒

鎳氫電池中主要含O、Mn、S、F、Cl、Co、Ni，鋰離子電池中主要含O、C、Mn、Li、Co、Ni，通過煅燒（700～900℃，3～6h），使得物料中的電解液、石墨、粘結(jié)劑等有機物、活性物質(zhì)被分解，不會影響Ni、Co、Mn的回收。煅燒過程中的化學(xué)反應(yīng)式如下：

煅燒過程會有SO2、HCl、HF、煙塵、鎳、鈷、錳、銅等污染物產(chǎn)生。

煅燒廢氣、拆解廢氣經(jīng)耐高溫布袋除塵器+碳酸鈉噴淋塔（兩級）處理后排放。

③母液處理

新增一套三效結(jié)晶蒸發(fā)器，來處理母液，主要污染物是：SS、NH3-N、Co經(jīng)現(xiàn)有鈷沉降池、微孔過濾器過濾后，使Co、SS得以去除，再進入三效結(jié)晶蒸發(fā)器處理NH3-N。

三效結(jié)晶蒸發(fā)器處理母液過程中會有NH3產(chǎn)生，經(jīng)列管式冷凝器冷凝回收后，再經(jīng)稀鹽酸+水噴淋處理后由排氣筒排放。

(2)廢水

廢水包括調(diào)漿用水、含鎢廢渣洗滌用水、稀土沉淀洗滌用水和除鐵渣洗滌用水。項目新鮮自來水用量為242.5m3/d，損耗量為1.5m3/d，約241m3/d進入萃余液。無鹽水用量為104.4m3/d，約15.7m3/d進入副產(chǎn)品硫酸錳溶液中，約19.0m3/d以水蒸氣的形式損耗，約71.8m3/d進入母液。因此，鎳鈷廢料回收利用生產(chǎn)線廢水排放總量為312.6m3/d。

萃余液來自現(xiàn)有鎳鈷廢料回收利用生產(chǎn)線鎳萃取產(chǎn)生的廢水。主要含Ni、Mn。鎳鈷廢料等均含有Ni、Mn，采用濕法回收Ni、Mn，除進入產(chǎn)品中，其余均全部進入廢水中。根據(jù)鎳鈷廢料等用量及含Ni、Mn比例，可計算出Ni、Mn的量，分別為：711.2t/a、527.9t/a，約697.0t/a進入高純硫酸鎳（NiSO4·6H2O）、511.5t/a進入粗品硫酸錳（MnSO4）。剩下的Ni：14.2t/a、Mn：16.4t/a進入萃余液中。萃余液水量為79464m3/a，從而計算出萃余液Ni、Mn的產(chǎn)生濃度分別為：178.9mg/L、206.3mg/L。

母液主要來自現(xiàn)有鎳鈷廢料回收利用生產(chǎn)線線碳酸鈷沉淀、洗滌工序產(chǎn)生的廢水。該股廢水含Co。根據(jù)鎳鈷廢料、氯化鈷等用量及含Co比例，可計算出Co的量，為1017.0t/a，約996.7t/a進入碳酸鈷（CoCO3）。剩下的Co：20.4/a，約5.0t/a進入廢氣，剩余的約15.3t/a進入母液中。母液水量為83655m3/a，從而計算出母液Co的產(chǎn)生濃度為：183.4mg/L。

3.污染防治措施及可行性分析

(1)廢氣

煅燒廢氣、拆解廢氣經(jīng)耐高溫布袋除塵器+碳酸鈉噴淋塔（兩級）處理后，尾氣依托高煙囪排放。氨氣經(jīng)列管式冷凝器處理后，進入一級稀鹽酸+一級水噴淋處理，尾氣由15m高排氣筒排放。

耐高溫布袋除塵器對煙氣的去除率為95.0%以上。極少數(shù)粒直徑在0.1μm以下的煙氣進入碳酸鈉噴淋塔噴淋，通過水力沖刷，把煙氣帶入水中，單級碳酸鈉噴淋塔對煙氣的去除率達50%，兩級去除率為75%。因此，布袋除塵器+碳酸鈉噴淋塔對煙氣的去除率為98.5%。單級碳酸鈉噴淋塔對HCl、HF、SO2的去除率為40%，兩級的去除率為60%左右。

(2)廢水

圖1 三效結(jié)晶蒸發(fā)器工藝流程圖

項目生產(chǎn)廢水均進入廠區(qū)污水處理中心處理，為進一步處理高濃度氨氮廢母液，擬新建一套高濃度氨氮廢水處理設(shè)施，即三效結(jié)晶蒸發(fā)器。母液中主要物質(zhì)是氯化銨（NH4Cl），污染物以氨氮來表征。被蒸發(fā)的物料為NH4Cl溶液，處理規(guī)模為10.6t/h，NH4Cl含量為4%，最后出晶體0.25t/h，蒸發(fā)水量為10.35t/h。

用蒸汽間接加熱母液，使得母液中的水氣蒸發(fā)，母液中的NH4Cl最終形成NH4Cl晶體，NH3-N得以去除。經(jīng)過三效結(jié)晶蒸發(fā)器處理后，母液的排放量為零，對氨氮的去除率為100%。

4.清潔生產(chǎn)及環(huán)境經(jīng)濟效益

(1)清潔生產(chǎn)

清潔生產(chǎn)按照《廢電池污染防治技術(shù)政策》執(zhí)行。廢鋰離子電池運輸應(yīng)采取預(yù)放電、獨立包裝等措施，防止因撞擊或短路發(fā)生爆炸引起的環(huán)境風(fēng)險，消除對人類健康環(huán)境的危害。廢鎳氫和鋰離子電池擬分開貯存在陰涼通風(fēng)原料貯存間。廢電池在運輸?shù)綇S區(qū)前，已進行放電處理。預(yù)處理車間采取低溫措施，防止拆解過程中電解液揮發(fā)。采取高效萃取回收鎳、鈷、錳等有價金屬，對于高濃度氨氮母液采取三效結(jié)晶蒸發(fā)器精餾措施處理，回收氯化銨副產(chǎn)品，減少母液的排放。

(2)環(huán)境經(jīng)濟效益

從環(huán)境經(jīng)濟效益層面，綜合考慮三效結(jié)晶蒸發(fā)器和耐高溫布袋除塵器+碳酸鈉噴淋塔措施的經(jīng)濟環(huán)境效益。通過三效結(jié)晶蒸發(fā)器，處理1t高濃度氨氮（氯化銨）母液費用約為200元，母液產(chǎn)生量為83655t/a，處理費用1673.1萬元/年。耐高溫布袋除塵器+碳酸鈉噴淋塔處理1t煙塵（Ni、Co、Mn、Cu）的費用約3000元/套，煙塵（Ni、Co、Mn、Cu）去除量共計304.92t/a，處理費用91.48萬元。初步估算，項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益共計458.96萬元/年，占運行費用25.91%。這些表明企業(yè)充分貫徹“綠水青山就是金山銀山”理念，通過技改，提高資源回收利用度，減輕對周圍環(huán)境的影響，實現(xiàn)人類自然和諧共生。

5.結(jié)論

隨著鋰和鎳氫電池回收利用行業(yè)的快速發(fā)展，對電池回收生產(chǎn)過程中工程分析、清潔生產(chǎn)、環(huán)境經(jīng)濟效益進行探討，提出了電池回收利用項目環(huán)境影響評價報告編制過程需注意的問題，以期為電池回收項目建設(shè)和環(huán)境評價管理提供依據(jù)，為企業(yè)節(jié)約成本，實現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟效益最大化。