Le batterie agli ioni di litio sono essenziali per laptop, telefoni cellulari e veicoli elettrici, ma le risorse necessarie per produrle sono limitate e la loro estrazione coinvolge questioni ambientali e sociali. Riciclare queste batterie è difficile, ma è necessaria una linea di riciclaggio agli ioni di litio ad alte prestazioni per il recupero di materiali di valore come rame, cobalto, manganese e litio alla massima purezza possibile.
Riciclare le batterie agli ioni di litio è essenziale per prevenire l'inquinamento e recuperare materiali preziosi. Attualmente, solo circa 50% di batterie agli ioni di litio vengono riciclate a livello globale, il che sottolinea la necessità di migliorare processi di riciclaggio e aumentando la loro efficienza.
In Romania esistono iniziative finanziate da fondi dell'UE non rimborsabili per l'apertura di alcune fabbriche di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio, che potrebbero contribuire in modo significativo alla gestione dei rifiuti e al recupero dei materiali necessari per la produzione di batterie agli ioni di litio.
Batterie per il riciclaggio cilindrico
Batterie agli ioni di litio con custodia rigida
Batterie agli ioni di litio con custodia morbida
Piastre tipo positivo/negativo
Le principali fasi del processo di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio
Il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio è un passo importante per il recupero di materiali di valore e la riduzione dell'impatto ambientale. Il processo prevede diverse fasi, dalla raccolta e scarica della batteria, allo smontaggio, alla triturazione, alla separazione e alla purificazione. Ogni fase è progettata per massimizzare il recupero di metalli preziosi come litio, cobalto, nichel e manganese, garantendo al contempo la sicurezza e la sostenibilità del processo.
Raccolta e scarico della batteria
- Le batterie agli ioni di litio usate sono raccolte da varie fonti, come dispositivi elettronici, veicoli elettrici o sistemi di accumulo di energia.
- Le batterie vengono ispezionate per identificare possibili danni o perdite.
- Le batterie sono completamente scariche per ridurre il rischio di reazioni chimiche o termiche durante la lavorazione. Questa fase può essere ottenuta mediante scariche elettriche, brina criogenica o immersione in soluzioni acquose.
Rimozione delle batterie
- Le batterie vengono smontate manualmente o automaticamente per separare singole celle da altri componenti come la custodia, i cavi e il sistema di gestione della batteria.
- I componenti smontati possono essere riutilizzati o riciclati separatamente, a seconda delle loro condizioni.
triturazione e separazione
- Le celle della batteria vengono schiacciate meccanicamente in un granulato fine.
- I granuli sono separati in diverse frazioni mediante processi meccanici, come raffinazione, separazione magnetica o utilizzando correnti parassite.
- Le frazioni separate contengono materiali come rame, alluminio, plastica e „massa nera” (composta da materiali attivi di elettrodi come nichel, magnesio, cobalto, litio, grafite).
ulteriore elaborazione
- La massa nera è sottoposta a processi aggiuntivi, come la pirometallurgia (trattamento termico) o l'idrometallurgia (un processo che coinvolge soluzioni acide o alcaline), per estrarre e separare metalli preziosi, come litio, cobalto, nichel e manganese.
- I metalli recuperati possono essere utilizzati per la produzione di nuove batterie agli ioni di litio o in altre applicazioni industriali.
Purificazione e ottenimento di prodotti finali
- I metalli estratti vengono ulteriormente purificati per soddisfare gli standard di qualità richiesti.
- I prodotti finali ottenuti includono metalli come litio, cobalto, nichel, rame e alluminio, che possono essere reintrodotti nel ciclo produttivo.
È importante notare che alcune fasi, come il trattamento pirometallurgico o idrometallurgico della massa nera, possono variare a seconda della tecnologia specifica utilizzata da ciascun impianto di riciclaggio.
Come vengono estratti i materiali preziosi dalle batterie agli ioni di litio?
pirometallurgia
La pirometallurgia prevede il trattamento termico delle batterie per separare i metalli di valore. Il processo include le seguenti fasi:
- Shredding batteria: le batterie vengono triturate in un mulino a martelli per ottenere piccoli frammenti.
- Fusione: i frammenti vengono fusi ad alte temperature in un forno, dove i metalli si separano da altri materiali.
- Recupero del metallo: i metalli preziosi come cobalto, nichel e rame vengono recuperati dalla massa fusa.
La pirometallurgia è efficace per il recupero dei metalli, ma consuma molta energia e produce emissioni di gas serra.
idmetalgia
L'idrometallurgia utilizza soluzioni chimiche per dissolvere i metalli nelle batterie. Le fasi includono:
- Le batterie triturate vengono immerse in piscine acide o altre soluzioni chimiche per dissolvere i metalli.
- I metalli disciolti vengono precipitati dalla soluzione aggiungendo reagenti chimici.
- I metalli precipitati vengono purificati per ottenere prodotti di alta qualità.
L'idrometallurgia è meno energicamente ad alta intensità di pirometallurgia, ma comporta l'uso di sostanze chimiche pericolose.
tecnologia ad ultrasuoni
La tecnologia a ultrasuoni utilizza onde sonore ad alta frequenza per accelerare i processi di estrazione chimica. Le fasi includono:
- Le batterie sono esposte alle onde ultrasoniche in una soluzione chimica, che migliora la dissoluzione dei metalli.
- I metalli disciolti vengono recuperati con metodi chimici standard.
La tecnologia a ultrasuoni è efficace e può ridurre il tempo necessario per l'estrazione del metallo.
Linea di riciclaggio batterie agli ioni di litio – macchine e layout di produzione necessari
Macchine necessarie in un flusso completo per una linea di riciclaggio della batteria agli ioni di litio:
- Il primo processo di tritatura viene eseguito da un tritatutto a 2 alberi da cui usciranno materiali tritati con una dimensione di 50 x 100-150 mm
- Il materiale triturato nel primo tritatutto viene portato su una striscia al raffinatore per un trito secondario molto più fine, che ridurrà le dimensioni a circa 15 mm
- Il materiale tritato viene essiccato e immesso in un separatore d'aria per separare il materiale pesante, metalli ferrosi e non ferrosi dal materiale leggero, per lo più plastica e massa nera
- La pasta e la sostanza nera vengono introdotte in un silo intermedio e poi tagliate in polvere
- I metalli ferrosi sono separati da un vibrante schermo a tamburo magnetico e metalli non ferrosi con l'aiuto di un separatore di correnti parassite
- Il materiale viene alimentato a un raffinatore, la frazione fine è costituita da massa nera (nella proporzione di 50-80 %) e viene riempita nei sacchi grandi. Il materiale sovradimensionato si separa in materiale leggero e materiale pesante in un raffinatore a zigzag. Il materiale pesante viene raccolto in un abbeveratoio sotto il raffinatore.
- Il materiale leggero, invece, viene portato a una dimensione uniforme con l'aiuto di un mulino a martello e diviso in cinque frazioni da una macchina a setaccio: il materiale sottodimensionato è formato dalla massa nera e le tre unità di separazione sono formate dalle frazioni rame/alluminio, plastica e metalli ferrosi
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