Rotační pec na recyklaci lithiových baterií pro pyrolýzu a kalcinaci černé hmoty

Efektivní řešení tepelného zpracování pro recyklaci lithium-iontových baterií

Rotační pec Hywell pro recyklaci lithiových baterií je kontinuální systém tepelného zpracování speciálně navržený pro recyklaci použitých lithium-iontových baterií, šrotu z výroby baterií, černé hmoty a katodových materiálů. Systém využívá řízený ohřev a řízení atmosféry k odstranění organických pojiv, elektrolytů, plastů a zbytkového uhlíku při zachování cenných kovů, jako je lithium, nikl, kobalt, mangan, měď a grafit.

Protože celosvětová poptávka po recyklaci lithiových baterií neustále roste, rotační pece se staly jednou z nejspolehlivějších technologií pro pyrolýzu černé hmoty, kalcinaci materiálu baterií a regeneraci katodového materiálu. Ve srovnání s vsádkovými pecemi nabízejí rotační pece nepřetržitý provoz, vyšší výkon, lepší účinnost přenosu tepla a konzistentnější kvalitu produktu.

Ať už zpracováváte NMC, LFP, NCA nebo šrot z výroby baterií, rotační pec Hywell poskytuje energeticky účinné a vysoce automatizované řešení pro moderní závody na recyklaci baterií.

Jak funguje rotační pec na recyklaci baterií

1. Utěsněný krmný systém

Černá hmota, šrot baterií nebo katodové materiály se přivádějí do rotační pece přes utěsněný přiváděcí systém. Tato konstrukce minimalizuje emise prachu a zachovává integritu procesní atmosféry.

2. Předehřívací zóna

Materiál vstupuje do sekce počátečního ohřevu, kde se začíná odpařovat vlhkost a těkavé sloučeniny.

3. Zóna pyrolýzy

V části pyrolýzy se organické sloučeniny rozkládají za kontrolovaných teplot. Elektrolyty, pojiva, plasty a organické nečistoty jsou tepelně odstraněny.

Typické teploty pyrolýzy se pohybují od 400 °C do 700 °C v závislosti na požadavcích na materiál a proces.

4. Kalcinační zóna

Kalcinační zóna dále zpracovává materiál při zvýšených teplotách pro zlepšení čistoty materiálu a aktivaci cenných sloučenin kovů.

Typické teploty kalcinace se pohybují od 600 °C do 1100 °C.

5. Chlazení a vypouštění

Ošetřovaný materiál se před vyložením ochladí, aby byla zajištěna bezpečná manipulace a následné zpracování.

Pracovní proces rotační pece recyklace baterií

Kompletní systém rotační pece recyklace baterií se skládá z podávacího zařízení, tělesa pece, vykládacího zařízení, topného zařízení, řídící jednotky atd. Topné zařízení ohřívá okolní prostředí materiálů v peci za postupného zvyšování teploty. Když teplota měřená termočlánkem dosáhne požadavku, teplota se dále nezvedne a materiál může být vypuštěn poté, co reakční doba dosáhne specifikované hodnoty. Celý proces je bezpečný a efektivní.

1. Systém podávání bývá vybaven šnekovým podavačem popř vakuový podavač pro kvantitativní dopravu.

2. Ohřívací pec obecně obsahuje předehřívací zónu a vysokoteplotní ohřívací zónu. V předehřívací zóně a vysokoteplotní ohřívací zóně je více teplotních zón, kde lze nastavit teplotu každé teplotní zóny samostatně a teplotu každé zóny zařízení

 proces vyžaduje.

3. Podle různých materiálových charakteristik navrhnou inženýři strojů Hywell, zda těleso rotační pece potřebuje úhel podle materiálových charakteristik. Protože rotační pec naší společnosti má vodorovné těleso pece a šikmé těleso pece.

4. Ohřívací cesta rotační pece bateriových materiálů má elektrický ohřev nebo plynový/olejový ohřívač. Pokud ohřívač stroje instaluje elektrický ohřívač, odporový drát je uspořádán ve spodní části tělesa pece, aby nepřímo ohříval materiál.

5. Chladič je obvykle bubnový chladič; materiál prochází vnitřkem válce a vnějšek je postřikován vodou, aby se materiál nepřímo ochlazoval, aby byly splněny požadavky na výstupní teplotu.

Co je rotační pec na recyklaci lithiových baterií?

Rotační pec na recyklaci lithiových baterií je pomalu rotující válcová pec používaná pro tepelné zpracování odpadu z baterií a materiálů černé hmoty. Během provozu se materiál nepřetržitě pohybuje různými teplotními zónami uvnitř pece, přičemž je zahříván za řízených atmosférických podmínek.

Rotační pec může v rámci procesu recyklace baterií provádět několik kritických funkcí:

• Pyrolýza černé hmoty

• Odstraňování pojiva

• Rozklad elektrolytu

• Odstraňování organických nečistot

• Kalcinace materiálu katody

• Redukce uhlíku

• Aktivace materiálu

• Regenerace materiálu katody

Odstraněním nečistot a přípravou materiálu pro následné zpracování rotační pec výrazně zlepšuje účinnost zpětného získávání kovů v hydrometalurgických a metalurgických systémech zpětného získávání kovů.

Recyklační rotační kalcinátor pro  lithiové baterie

Video z recyklační pece s termolýzou

Proč je tepelné zpracování důležité při recyklaci baterií

Lithium-iontové baterie obsahují cenné kovy, ale také organické materiály, které mohou negativně ovlivnit procesy obnovy kovů.

Mezi tyto nežádoucí materiály patří:

• PVDF pojivo

• Zbytky elektrolytů

• Organická rozpouštědla

• Plasty

• Separační materiály

• Zbytkové sloučeniny uhlíku

Bez řádného tepelného zpracování mohou tyto nečistoty snížit účinnost vyluhování, kontaminovat procesní roztoky a zvýšit provozní náklady.

Rotační pec odstraňuje tyto složky řízenou pyrolýzou a kalcinací, čímž vzniká čistší a hodnotnější produkt černé hmoty.

Mezi výhody patří:

• Zlepšená regenerace lithia

• Zvýšená regenerace niklu

• Zvýšená obnova kobaltu

• Vyšší účinnost vyluhování

• Snížená spotřeba činidla

• Zlepšená čistota produktu

• Nižší dopad na životní prostředí

Proces pyrolýzy černé hmoty

Co je černá mše?

Černá hmota je cenný prášek vyrobený po mechanickém rozdrcení a oddělení lithium-iontových baterií. Obsahuje směs katodových a anodových materiálů spolu se zbytkovými nečistotami.

Typické složení černé hmoty zahrnuje:

• Sloučeniny lithia

• Sloučeniny niklu

• Sloučeniny kobaltu

• Sloučeniny manganu

• Grafit

• Částice mědi

• Hliníkové částice

• Zbytky pojiva

Protože černá hmota obsahuje značné množství cenných kovů, stala se klíčovou surovinou v moderních operacích recyklace baterií.

Proč černá hmota vyžaduje pyrolýzu

Čerstvě vyrobená černá hmota často obsahuje:

• PVDF pojivo

• Organická rozpouštědla

• Zbytky elektrolytů

• Uhlíkové nečistoty

Tyto nečistoty narušují následnou extrakci kovu.

Rotační pec na recyklaci baterií odstraňuje tyto nečistoty a vyrábí čistší materiál vhodný pro hydrometalurgické zpracování.

Výhody pyrolýzy černé hmoty

• Snížený obsah organických látek

• Zlepšená účinnost regenerace kovů

• Lepší louhovací výkon

• Nižší úrovně nečistot

• Vyšší konečná hodnota produktu

• Zlepšená stabilita procesu

Aplikace rotační pece na recyklaci baterií

Recyklace baterií NMC

Rotační pec se široce používá pro recyklaci katodových materiálů NMC včetně:

• NMC111

• NMC523

• NMC622

• NMC811

Tepelné zpracování zlepšuje regeneraci kovů a odstraňuje zbytkové organické látky.

Recyklace baterií LFP

Lithium Iron Phosphate (LFP) baterie se stále více používají v elektrických vozidlech a systémech pro skladování energie.

Rotační pec účinně odstraňuje pojiva a organické nečistoty a zároveň zachovává cenné sloučeniny obsahující lithium.

Recyklace baterií NCA

Materiály pro nikl-kobaltový hliník (NCA) vyžadují řízené tepelné zpracování, aby se maximalizovala účinnost obnovy a zachovala se kvalita materiálu.

Recyklace baterií EV

Baterie elektrických vozidel obsahují velké množství cenných kovů. Technologie rotační pece poskytuje efektivní řešení pro zpracování odpadu z baterií EV v průmyslovém měřítku.

Recyklace šrotu z výroby baterií

Systém dokáže zpracovat:

• Šrot elektrod

• Odpad z nátěrů

• Odpad z výroby katody

• Odpad z výroby anody

• Vadné články baterie

Regenerace materiálu katody

Rotační pec lze také použít pro procesy regenerace katodového materiálu, což pomáhá výrobcům získat a znovu použít cenné aktivní materiály.

Výhody rotační pece na recyklaci baterií

Ve srovnání s rotační pecí vytápěnou plynem a rotační pecí vytápěnou olejem je elektrická energie využívaná elektrickými rotačními pecemi nejčistším zdrojem energie. Elektrická energie může být snadno připojena k továrně a dodávána do elektrické topné rotační pece spolu s napájecím vedením.

Zřejmé jsou také výhody ve výrobním procesu elektrické rotační pece.

• Vysoká tepelná účinnost, žádný kouř, žádný popel a struska odvádějící zjevné teplo.

• Je snadné automaticky řídit podmínky, přesnost regulace teploty pece je vysoká a je vhodná pro úzký proces teploty před vypalováním.

• Elektrická rotační pec navíc nemusí budovat skladovací a přepravní stanici paliva, což zjednodušuje práci při nákupu paliva, přepravě a řízení bezpečnosti. Během výrobního procesu lze zabránit korozi tělesa pece v důsledku plynného SO2 a problémům se znečištěním životního prostředí. Proto je rotační pec s elektrickým ohřevem ekonomičtější než rotační pec na plynné palivo a rotační pec na olejové palivo.

Klíčové technické parametry

Položka	Specifikace
Kapacita zpracování	100–5000 kg/h
Provozní teplota	300–1200 °C
Způsob vytápění	Plyn, elektřina, topný olej
Možnosti atmosféry	Vzduch, dusík, inertní plyn
Doba pobytu	20–240 minut
Průměr pece	Přizpůsobené
Délka pece	Přizpůsobené
Rychlost otáčení	Řízení proměnlivé frekvence
Úhel sklonu	1–5 %
Řídicí systém	PLC + dotyková obrazovka
Stavební materiál	Uhlíková ocel / nerezová ocel / speciální slitina
Značka: Technické specifikace lze přizpůsobit podle požadavků procesu.

Parametr rotačního kalcinátoru na recyklaci baterií

Model	Provozní teplota (C)	Průměr trubky pece (mm)	Rychlost otáčení (RPM)	Délka trubky pece (m)	Způsob vytápění	Výkon motoru (Kw)
HZG-50	400-1100	500	3-6	5-20	Elektro/plyn/ropa	2.2
HZG-80	400-1100	800	3-6	5-20		3
HZG-100	400-1100	1000	3-5	5-20		5.5
HZG-120	400-1100	1200	3-5	5-20		5.5
HZG-150	400-1100	1500	3-5	8-20		7.5
HZG-180	400-1100	1800	2-3	8-20		11
HZG-200	400-1100	2000	2-3	8-20		22

Ochrana životního prostředí a bezpečnost

Procesy recyklace baterií vyžadují přísné ekologické kontroly.

Rotační pecní systémy Hywell mohou být vybaveny:

• Systémy sběru prachu

• Tepelná oxidační činidla

• Přídavné spalování

• Pračky kyselých plynů

• Systémy úpravy VOC

• Systémy rekuperace odpadního tepla

Tato řešení pomáhají zákazníkům dodržovat ekologické předpisy a zároveň zlepšují celkovou efektivitu závodu.

Proč zvolit Hywell pro zařízení na recyklaci baterií?

Hywell Machinery má rozsáhlé zkušenosti s návrhem a výrobou průmyslových zařízení pro sušení, kalcinaci, granulaci a tepelné zpracování.

Naše výhody

• Více než 20 let výrobních zkušeností

• Zakázková řešení recyklace baterií

• Zařízení vyhovující CE

• Pokročilé automatizační systémy

• Celosvětová podpora instalace

• Schopnost projektu na klíč

• Profesionální poprodejní servis

• Pomoc s optimalizací procesů

Náš inženýrský tým úzce spolupracuje se zákazníky na vývoji účinných a spolehlivých systémů recyklace baterií přizpůsobených konkrétním materiálům a požadavkům výroby.

Často kladené otázky

Jaká teplota je potřebná pro pyrolýzu černé hmoty?

Typické teploty pyrolýzy černé hmoty se pohybují od 400 °C do 700 °C, v závislosti na chemii baterie a požadované úrovni ošetření.

Jaký je rozdíl mezi pyrolýzou a kalcinací?

Pyrolýza primárně odstraňuje organické materiály, zatímco kalcinace upravuje fyzikální a chemické vlastnosti anorganických materiálů prostřednictvím vysokoteplotní úpravy.

Může rotační pec pracovat pod dusíkovou atmosférou?

Ano. Provoz v dusíkové atmosféře se běžně používá k prevenci oxidace a zlepšení řízení procesu.

Jaké materiály baterií lze zpracovat?

Systém může zpracovávat NMC, LFP, NCA, odpad z výroby baterií, černou hmotu, katodové materiály a anodové materiály.

Jaké rozsahy kapacity jsou k dispozici?

Rotační pece Hywell jsou dostupné od laboratorních a poloprovozních jednotek až po průmyslové systémy přesahující 5 000 kg/h.

Může pec odstranit PVDF pojivo?

Ano. Jednou z primárních aplikací rotačních pecí na recyklaci baterií je tepelné odstranění PVDF pojiva a dalších organických nečistot.

Je možný nepřetržitý provoz?

Ano. Rotační pece jsou speciálně navrženy pro kontinuální průmyslovou výrobu.

Lze systém přizpůsobit?

Absolutně. Rozměry pece, způsoby ohřevu, systémy řízení atmosféry a úrovně automatizace lze přizpůsobit podle požadavků projektu.

Jaká průmyslová odvětví využívají rotační pece na recyklaci baterií?

Mezi průmyslová odvětví patří závody na recyklaci baterií, výrobci katodových materiálů, zařízení na výrobu baterií, společnosti na získávání kovů a výrobci pokročilých materiálů.

Jak mohu vybrat správnou velikost rotační pece?

Velikost pece závisí na materiálových charakteristikách, požadovaném výkonu, době zdržení, provozní teplotě a cílech procesu. Inženýři Hywell mohou poskytnout přizpůsobené dimenzování a doporučení procesu.

Rotační pec na recyklaci baterií pro recyklaci drahých kovů

600 stupňová recyklační rotační pec Vysokoteplotní pyrolýzní lithiová baterie pro recyklaci drahých kovů. Technologie obnovy pyrolýzy lithiových baterií spočívá především v získávání drahých kovů z vyřazených energetických lithiových baterií pro recyklaci a Hywell Machinery poskytuje hlavně proces a technologii jádrové pyrolýzy rotační pece.

Odpadní lithiová baterie vstupuje do pece. Po vysoké teplotě 600 stupňů jsou snadno popraskané součásti v lithiové baterii prasklé a zbývající drahé kovy jsou recyklovány pro opětovné použití.

Rozumí se, že roční vyřazení lithiových baterií v Číně může dosáhnout asi 500 000 tun. Rotační pec Hywell Machinery dokáže zpracovat 1-2 tuny za hodinu a roční maximální kapacita zpracování je asi 15 000 tun. Ke zpracování 500 000 tun odpadních lithiových baterií jsou potřeba desítky takových výrobních linek. Rozsah trhu by se neměl podceňovat. V posledních letech také různá národní ministerstva a komise postupně standardizovala a zlepšovala recyklační trh pro odpadní lithiové baterie od mělčího k hlubšímu, od slabého po silný na politické úrovni. Společnost Hywell, která viděla tuto obchodní příležitost, pěstuje od roku 2014 průmyslová odvětví související s lithiovými bateriemi a v podstatě otevřela všechny technické vazby od výroby lithiových baterií až po recyklaci.

Tato rotační pec může dosáhnout 'kalcinace atmosféry', to znamená, že může řídit obsah kyslíku v peci. 'Plyny po vysokoteplotní pyrolýze jsou většinou hořlavé a výbušné plyny, u kterých hrozí nebezpečí výbuchu.' můžeme řídit obsah kyslíku v peci, abychom ji udrželi v prostředí s nízkým obsahem kyslíku a zajistili bezpečnou výrobu. Výkon se výrazně zlepšil.' Tato technologie má v tomto odvětví velmi dobré vyhlídky na uplatnění.

Recyklační roztok s termolýzou v rotační peci

Rotační kalcinátory jsou vysoce účinným a cenově výhodným prostředkem pro vysokoteplotní zpracování různých granulovaných produktů a prášků. Jednotka je speciálně navržena tak, aby poskytovala řízené a jednotné procesní podmínky.

Materiál je přiváděn do rotujícího válce, který je externě zahříván podle kritérií souvisejících s časem a teplotou. Jak se válec otáčí, materiál je jemně převalován, jak proudí z podávacího konce válce do výstupního konce. Působení podporuje rovnoměrné vystavení produktu definovanému prostředí. Různé procesy využívají reakční plyny v přímém kontaktu s produktem pro šíření dané reakce nebo krycí plyny pro ochranu produktu.

Správný výběr materiálu kalcinačního válce je kritický a je určen procesní teplotou, kompatibilitou procesu a úvahami o fyzické velikosti.

Rotační kalcinátory Hywell Machinery jsou vybaveny automatickým řízením teploty, tlaku a elektrickým ovládáním s pecemi s několika plynovými, olejovými nebo dvoupalivovými hořáky nebo elektrickými topnými články uspořádanými do zón. Dostupné ve velikostech o průměru 50-3000 mm s délkou od 5 do více než 20 m.