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我国是新能源汽车生产大国、消费大国,据工信部统计,2020年,新能源汽车销量达136.7×104辆,新能源汽车保有量达492×104辆,动力电池装车量累计63.6 GWh[1-3]。锂离子动力蓄电池已进入规模化退役、报废期,据估算2020年我国退役动力蓄电池累计约为20×104 t,至2025年将达78×104 t [4]。
我国废锂离子动力蓄电池处理过程普遍采用破碎、焙烧、酸浸等处理工艺,电池中的正极材料容易与酸、氧化剂发生反应,六氟磷酸锂、高氯酸锂等电解质具有强腐蚀性,碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯等溶剂具有易燃、易挥发性质[5-6]。废锂离子动力蓄电池集中拆解处理通常会产生含重金属有机废水,含氟、含磷二噁英废气,以及含重金属、氟化物的废渣等污染物,如果处理不当将对生态环境造成严重污染[7]。
近年来,废锂离子动力蓄电池处理行业各种新技术发展较快,自动精准拆解、密闭贫氧焙烧、金属短流程萃取分离等环境友好型工艺装备得到广泛应用。国家有关部门也相继发布《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》(国家发展和改革委员会2016年第2号)[8]、《废电池污染防治技术政策》(原环境保护部公告2016年第82号)[9]、《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》(工业和信息化部公告2019年第59号)[10]等技术政策,对提高镍、钴、锰等金属回收利用效率,加强特征污染物防治,引导行业集约化、规模化经营等方面做出规定。但相对而言,行业现行污染控制技术要求尚不全面、具体,针对镍、钴、锰、氟化物、二噁英等特征污染物的排放限值不明确,缺少对于机械化拆解、负压连续作业、废气无组织排放控制等管理规定。
因此,为了适应新时期废锂离子动力蓄电池处理的环境管理要求,进一步强化废锂离子动力蓄电池处理过程的污染防治,2021年8月7日由生态环境部组织制定的《废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(试行)》(HJ 1186-2021)[11](以下简称《技术规范》)正式发布,并于2022年1月1日起开始实施。作为国内首个专门针对废锂离子动力蓄电池集中处理过程污染控制的生态环境标准,对废锂离子动力蓄电池处理的总体要求、处理过程污染控制技术要求、污染物排放控制与环境监测要求和运行环境管理要求等方面提出了系统的要求。为促进标准的深入实施,本文从行业概况与污染物排放现状、《技术规范》的主要内容、环境效益与经济技术分析、实施建议等方面对新发布的《技术规范》进行了解读。
《废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(试行)》(HJ 1186-2021)解读及实施建议
Interpretation and implementation suggestions of Technical Specification of Pollution Control for Treatment of Waste Lithium-ion Battery(HJ 1186-2021)
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摘要: 为促进相关单位准确理解《废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(试行)》(HJ 1186-2021)各条款,推动废锂离子动力蓄电池处理行业全面执行环境管理技术要求,结合行业典型工艺路线、特征污染物排放和环境污染防治措施现状,对新发布的技术规范进行了解读。技术规范的实施将推动废锂离子动力电池处理行业开展技术改造,进一步提高重金属、氟化物等污染防治水平,以促进中国废锂离子动力蓄电池处理行业绿色发展。Abstract: In order to promote the relevant units to accurately comprehend the provisions of the "Technical Specification of Pollution Control for Treatment of Waste Lithium-ion Battery (Trial)" (HJ 1186-2021) and to promote the implementation of this environmental management technical requirements in the waste lithium-ion power battery treatment industry, this paper clarified the typical technical process routes, characteristic pollutant emissions and the current status of environmental pollution prevention measures to interpret the newly released technical specification. The implementation of technical specifications will accelerate the technical transformation of the waste lithium-ion power battery processing industry and the pollution prevention of heavy metals and fluorides, so as to promote the green development of the waste lithium-ion power battery processing industry in China.
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Key words:
- waste lithium-ion battery /
- treatment /
- pollution control /
- interpretation
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表 1 废锂离子动力蓄电池加工工业排污单位废气产生情况
Table 1. Production of waste gas from different stages of waste lithium-ion battery processing industry
主要生产单元 产污设施 产排污环节 污染物种类 排放方式 排放口 预处理 拆解设备 拆解 氟化物、非甲烷总烃 无组织 — 热解设备 热解 烟尘、二氧化硫、氟及其化合物、镍及其化合物 有组织 热解设备排气筒 粉碎分选设备 粉碎分选 颗粒物、镍及其化合物 有组织
无组织除尘排气筒 酸浸处理 酸浸反应釜 酸浸 硫酸雾、氯化氢 有组织
无组织酸雾净化塔排气筒 萃取处理 萃取槽 萃取 硫酸雾、氯化氢、非甲烷总烃 有组织
无组织净化装置排气筒 表 2 废锂离子动力蓄电池加工工业排污单位废水产生情况
Table 2. Production of waste water from different stages of waste lithium-ion battery processing industry
废水类别 监测指标 产排污环节 排放口类型 萃取车间生产废水 总铜、总锰、总镍、总锌 萃取车间废水处理设施 — 热解废气处理废水 氟化物 不外排,厂内回用; 厂内综合废水处理设施 — 初期雨水 pH、悬浮物 厂内综合废水处理设施 — 萃取车间废水处理设施出水 总铜、总锰、总镍、总锌 厂内综合废水处理设施 主要排放口 沉氟设施出水 氟化物 厂内综合废水处理设施 — 生活废水 pH、化学需氧量、氨氮、悬浮物、 五日生化需氧量、总磷 厂内综合废水处理设施; 市政污水处理厂 — 厂内综合废水处理设施排水 pH、化学需氧量、悬浮物、氨氮、总铜、总锰、 总镍、总锌、氟化物、五日生化需氧量、总磷 废水集中处理设施; 地表水体 主要排放口 -
[1] 中华人民共和国工业和信息化部: 2020年12月汽车工业经济运行情况[EB/OL]. (2021-01-14) [2021-12-20] https://www.miit.gov.cn/jgsj/zbys/qcgy/art/2021/art_409c05205f0a4aacaed6fc0d7a7c5ff6.html [2] 中华人民共和国公安部: 2020年全国新注册登记机动车3328万辆 新能源汽车达492万辆[EB/OL]. (2021-01-17) [2021-12-20] https://app.mps.gov.cn/gdnps/pc/content.jsp?id=7647257 [3] 中国汽车动力电池产业创新联盟: 2020年我国动力电池装车量累计63.6GWh[EB/OL]. (2021-01-25) [2021-12-20] https://www.askci.com/news/chanye/20210125/1122161339712.shtml [4] 中国经济网-《经济日报》: 动力蓄电池退役后都去哪了[EB/OL]. (2019-03-05) [2021-12-20] https://www.miit.gov.cn/jgsj/jns/xydt/art/2020/art_8723b5291481414996def11b19a83777.html [5] 高瑞, 王继芬. 废旧锂电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中钴的回收[J]. 环境工程学报, 2020, 14(2): 506-514. doi: 10.12030/j.cjee.201904118 [6] 蔡乐, 王继芬, 高瑞. 废旧三元锂电池正极材料的金属浸出[J]. 环境工程学报, 2018, 12(6): 1833-1842. doi: 10.12030/j.cjee.201711215 [7] 中国退役动力电池循环利用技术与产业发展报告[M]. 北京: 人民出版社, 科学技术文献出版社, 2019. [8] 中华人民共和国国家发展和改革委员会: 电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)[EB/OL]. (2016-01-28) [2021-12-20] https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/gg/201601/t20160128_961147.html?code=&state=123 [9] 中华人民共和国生态环境部: 废电池污染防治技术政策[EB/OL]. (2016-12-26)[2021-12-20] http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201612/t20161228_378325.htm [10] 中华人民共和国工业和信息化部: 新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件[EB/OL]. (2020-01-02) [2021-12-20] https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/gg/art/2020/art_c1073817285c4b26a9fb34ed75a2e69d.html [11] 中华人民共和国生态环境部: 废锂离子动力蓄电池处理污染控制技术规范(试行)[EB/OL]. (2021-08-07) [2021-12-20] http://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/gthw/qtxgbz/202108/t20210820_858544.shtml [12] 杜璞欣, 周吉奎, 宋卫锋, 等. 废旧锂电池正极材料回收技术研究进展[J]. 有色金属工程, 2020, 10(4): 61-68. [13] LI Y K, LV W G, HUANG H L, et al. Recycling of spent lithium-ion batteries in view of green chemistry[J]. Green Chem, 2021, 23: 6139-6172. doi: 10.1039/D1GC01639C [14] LIU C W, LIN J, CAO H B, et al. Recycling of spent lithium-ion batteries in view of lithium recovery: A critical review[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 228: 801-813. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.04.304 [15] 中华人民共和国生态环境部: 排污许可证申请与核发技术规范 废弃资源加工工业[EB/OL]. (2019-08-13) [2020-07-15] http://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/pwxk/201908/t20190824_729947.shtml [16] 中华人民共和国工业和信息化部: 新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法[EB/OL]. (2018-02-26) [2021-12-20] https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/zh/art/2020/art_459b0eb972964f68930bb39be9e92688.html [17] 中华人民共和国固体废物污染环境防治法[N]. 中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公报. 2020(02): 414-430. [18] 中华人民共和国生态环境部: 大气污染物综合排放标准: GB 16297-1996[S/OL]. (1996-04-12)[2021-12-20] https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwpfbz/199701/t19970101_67504.shtml [19] 中华人民共和国生态环境部: 工业炉窑大气污染物排放标准: GB 9078-1996[S/OL]. (1996-03-07) [2021-12-20] https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwpfbz/199701/t19970101_67499.shtml [20] 中华人民共和国环境保护部. 无机化学工业污染物排放标准: GB 31573-2015[S]. 北京: 中国环境出版集团, 2015. [21] 中华人民共和国生态环境部: 危险废物焚烧污染控制标准: GB 18484-2020[S]. 北京: 中国环境出版集团, 2020. [22] 中华人民共和国生态环境部. 挥发性有机物无组织排放控制标准: GB 37822-2019[S]. 北京: 中国环境出版集团, 2019. [23] 中华人民共和国生态环境部: 污水综合排放标准: GB 8978-1996[S/OL]. (1996-10-04) [2021-12-20] https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/shjbh/swrwpfbz/199801/t19980101_66568.shtml [24] 中华人民共和国生态环境部: 工业企业厂界环境噪声排放标准: GB12348-2008[S/OL]. (2008-08-19) [2021-12-20] https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/wlhj/hjzspfbz/200809/t20080918_128936.shtml [25] 中华人民共和国环境保护部. 排污单位自行监测技术指南 总则: HJ 819-2017[S]. 北京: 中国环境出版集团, 2017.