تشير إعادة تدوير بطاريات الليثيوم إلى عملية معالجة بطاريات الليثيوم التي وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي بعد الاستخدام لفترة طويلة، عندما يتدهور أدائها الجوهري إلى درجة أنها غير قابلة للاستخدام للغرض الأصلي منها. يتضمن ذلك سلسلة من عمليات الاستخدام الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والمتتالية لاستخراج وتمييز المواد القيمة بداخلها بشكل منهجي وفعال، وبالتالي استعادة قيمتها المفيدة.
أنواع تقنيات إعادة تدوير بطاريات الليثيوم
من منظور واسع، يتم تصنيف تكنولوجيا إعادة تدوير بطاريات الليثيوم في المقام الأول إلى نوعين:إعادة المعالجةوثانوياستخدام.
إعادة التدوير المتجددةتتضمن التكنولوجيا -المعالجة المسبقة لبطاريات الليثيوم المستهلكة لتفريغها بالكامل، متبوعة بالطرق الفيزيائية (الجافة)، أو الكيميائية، أو البيولوجية لفصل المعادن الثمينة مثل النيكل والكوبالت والليثيوم والمنغنيز-إلى جانب المواد الأخرى القابلة للاسترداد من هيكل البطارية- وتحويلها إلى مركبات معدنية أو مواد خام لبطاريات الليثيوم الجديدة.
إعادة تدوير الاستخدام الهرميتتضمن التكنولوجيا تفكيك وفحص وفرز وإعادة تشكيل الخلايا أو حزم البطاريات من بطاريات الليثيوم المهدرة إلى حزم بطاريات جديدة وصحية. ومن ثم يتم إعادة استخدامها هيكليًا في مجالات التطبيق المختلفة. يتيح هذا النهج بشكل أساسي الاستخدام المنظم والطبقي والفعال لبطاريات الليثيوم.
تدفق عملية إعادة تدوير بطارية الليثيوم
تقنية إعادة التدوير الفيزيائية: عملية تستخرج مواد قيمة من المكونات الداخلية -لبطاريات الطاقة التي انتهت فترة عمرها-مثل المواد النشطة للأقطاب الكهربية، ومجمعات التيار، وأغلفة البطاريات-من خلال سلسلة من الخطوات بما في ذلك السحق، والغربلة، والفصل المغناطيسي، والطحن الدقيق، والفرز. تتم بعد ذلك معالجة هذه المواد المستردة لمزيد من إعادة التدوير. تتضمن التقنية الأساسية استعادة المواد بعد السحق والغربلة، مما يشكل عملية فيزيائية نقية نسبيًا.
تقنية إعادة التدوير الرطب: بعد تفكيك نفايات البطاريات-ومعالجتها مسبقًا، يتم إذابتها في محاليل حمضية أو قلوية لاستخراج العناصر المعدنية القيمة. ويتم بعد ذلك استرداد المعادن الثمينة المتبقية من خلال طرق التبادل الأيوني والترسيب الكهربي. تتضمن العملية الأساسية ترشيح واستخلاص مساحيق الأقطاب الكهربائية باستخدام الكواشف الكيميائية.
تقنية إعادة تدوير المعادن الحرارية: يتم تجريد غلاف البطارية، ويتم خلط قلب البطارية مع فحم الكوك والحجر الجيري. بعد التحميص بالاختزال، يتم الحصول على سبيكة كربون تحتوي على الليثيوم المعدني والكوبالت والنيكل والألومنيوم وعناصر أخرى. يتم ترسيخ الفلور والفوسفور من المنحل بالكهرباء في الخبث، والذي يمكن استخدامه كمواد مضافة لمواد البناء أو الخرسانة. يتبع ذلك مزيد من المعالجة، مع اكتمال العملية بأكملها في درجات حرارة عالية. تشتمل عملية المعالجة المعدنية الحرارية الأساسية على انحلال حراري بدرجة حرارة عالية- للحصول على أكاسيد فلزية.
مقارنة بين ثلاث طرق لإعادة التدوير:
توفر طرق إعادة التدوير الرطبة أعلى مستويات الكفاءة والتكنولوجيا الناضجة.
① تتميز عملية إعادة التدوير المادية بعملية بسيطة لا تتطلب أي مواد كيميائية إضافية، مما يجعلها الخيار الأكثر صداقة للبيئة، ولكن مع كفاءة استرداد منخفضة.
② تحقق إعادة التدوير الرطب معدلات استرداد أعلى للمعادن الثمينة، ولها متطلبات منخفضة من المعدات، وتستخدم تكنولوجيا ناضجة؛ ومع ذلك، فإن العملية معقدة، وتتطلب أساليب رطبة متخصصة لأنواع مختلفة من البطاريات، وتتحمل تكاليف أعلى، وقد تسبب تلوثًا بيئيًا إذا تم التعامل معها بشكل غير صحيح.
③ يعد استرداد المعادن الحرارية أمرًا بسيطًا نسبيًا مع توافق عالٍ، ومناسب للمعالجة واسعة النطاق لبطاريات الليثيوم المهدرة المتنوعة. ومع ذلك، فهي تتطلب استهلاكًا عاليًا للطاقة، وتتطلب معدات متطورة، وتطرح تحديات بيئية كبيرة.
إن عملية استخلاص المعادن الهيدرولوجية هي العملية السائدة. يُعرف استخلاص الذهب باستخدام المعالجة الميتالورجية المائية على نطاق واسع باستهلاكه المنخفض للطاقة، ومعدلات الاسترداد المرتفعة، ونقاء المنتج العالي، ومتطلبات المعدات المتواضعة. تتضمن الخطوات الأساسية في عملية استخراج الذهب -الرطبة لبطاريات النفايات المعالجة المسبقة، والمعالجة المسبقة، وترشيح الأحماض/القلويات، وتنقية المادة المرتشحة، والفصل/الاستخلاص، والترسيب العنصري. يكمن جوهر عملية إعادة التدوير-الرطبة في مرحلة ترشيح المعادن، حيث يتم استخدام الأحماض غير العضوية أو العضوية لاستعادة المعادن كأيونات إلى محاليل حمضية.
