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          湖南省長沙市中南大學資源循環研究院

        廢棄鈷鎳材料的循環再造關鍵技術及產業化

        來源: 發布時間:2016年07月25日 作者:

               研究院以有色金屬資源循環與環境友好精細材料領域為重點研究領域,注重與科研院所、工廠企業的協同創新,研究中心近年來在開采“城市礦山”實現資源循環方面的研究取得了重大突破,其中廢棄鈷鎳材料的循環再造關鍵技術及產業化應用就是一個典型的案例。

        鈷、鎳金屬廣泛應用于電池、催化劑、硬質合金、磁性材料、不銹鋼、機械工具、染料等眾多行業,在現代工業中不可缺少。我國鈷鎳資源稀缺、消費快速增長,已探明的鈷金屬儲量不足十萬噸,僅占世界鈷資源的1%;我國鎳資源不到世界的10%,2009年消耗量45萬噸,自產僅15萬噸。而我國每年的廢電池超過30萬噸,鋰離子、鎳氫、鎳鎘等各類含鈷鎳的廢電池保有量已超過100萬噸,充分利用這類失效鈷鎳作為再生資源,不僅可緩解我國鈷鎳資源緊缺,同時避免了環境污染?,F有鈷鎳再生材料的主要局限是不能滿足二次電池、合金等高端產品的應用要求。

        研究中心一直關注國內及國際有色資源和市場,對“兩個市場,兩種資源”擁有深刻的研究探討;研究中心緊抓鈷鎳市場供應矛盾積極與多所高校、科研院所及企業合作,在國家自然科學基金、863計劃、科技專項等系列項目的支撐下對典型多元系廢舊電池等鈷、鎳廢料的再生和高性能鈷鎳新材料技術展開研究,創造性地解決了性能修復、活化和特殊結構成形、拆解/分類、高效分離提純等關鍵技術與產業化裝備的重大技術難題,開發出適應多種廢料的失效鈷鎳材料循環再造的全套產業化技術并工業應用。

        主要成果:

        ①榮獲2009年度中國有色金屬工業科學技術一等獎,2010年度國家科技進步二等獎;

        ②發明了氨循環法高錳與鎳、鈷分離的技術,開發出硫酸銨部分沉淀鎳-硫酸銨、碳銨、氨水混合溶液兩步法沉錳新工藝;

        ③發明了以霧化水解沉淀和分級熱解還原為核心的失效鈷鎳材料制備球狀、纖維和針狀等特定形狀的鈷、鎳粉體工業生產技術;

        ④發明了冷凍干燥制備鈷鎳前驅體技術,成功生產出超細鈷、鎳系列分體材料;研制開發出廢棄電池控制破碎、自動分選機等系列專門生產系統與工藝技術,實現了廢料的高效拆解/分選和自動化生產;

        ⑤建成了年處理兩萬噸以上各種廢棄鈷鎳材料、年產兩千噸超細鈷鎳粉和三千噸鈷鎳精細化工材料的生產線;

        ⑥大規模工業生產出超細金屬鈷粉和鎳粉、球形氫氧化鎳、方形四氧化三鈷和類球形氧化亞鈷等四大系列鈷鎳粉體材料,完全修復失效鈷鎳材料性能,產品成本低于原礦產品的生產成本。經中國有色金屬工業粉末冶金產品質量監督檢測中心檢測和用戶使用證明:產品性能優越,滿足電池、硬質合金等不同行業技術標準和使用要求,能替代進口產品。獲得了國家重點新產品和湖北省、廣東省名牌產品等,中國有色金屬工業協會鑒定為“整體技術達到了國際先進水平,在廢棄鈷鎳物料制備超細粉體技術方面達到國際領先水平?!蓖懂a后產銷量保持連年增長,已銷售14億元(近三年12億元),實現利潤三億元和稅收六千萬元,經濟和社會效益顯著;

        ⑦項目獲授權40項專利技術(24項發明)、制定和形成了國家和行業技術標準13項;先后在深圳、湖北建立了覆蓋20各城市、7千萬人群的廢舊電池回收網絡,開采“城市礦山”資源,緩解了我國鈷鎳稀缺資源的需求,同時保護了環境。項目科技創新、創業,實現了技術跨越,成功實踐循環經濟,引領產業升級和行業技術進步,循環材料造福社會。


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