CN102029283B - 锂电池组成材料的资源化分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂电池组成材料的资源化分离系统，其进料输送装置与破碎装置的进料口配合设置，喷淋装置设置在破碎装置中，中间输送装置分别与破碎装置的出料口和离心分选装置的入口配合设置，离心分选装置的排水口与沉淀装置连接，固体收集装置与离心分选装置配合设置，废气收集装置与破碎装置连通，控制装置电连接除沉淀装置以外的其它装置，较佳地，喷淋装置设置在破碎装置的出料口中，中间输送装置包括溜槽、水泵和溢流贮槽，本系统还包括隔音装置，本发明的锂电池组成材料的资源化分离系统设计巧妙合理，安全高效环保，既能消除因残余电量带来的燃烧、爆炸隐患和二次污染问题，又方便对破碎后物料进行资源化回收，适于大规模推广应用。

Description

锂电池组成材料的资源化分离系统

技术领域

本发明涉及物质组成材料分离回收技术领域，特别涉及组成材料的资源化分离系统技术领域，具体是指一种锂电池组成材料的资源化分离系统。

背景技术

锂电池是一种电子消耗品，报废的锂电池如若处理处置不当，其中含有的钴等重金属会对环境造成危害。而另一方面，锂电池中所含有的Co、Cu、Li、Ni、Al、Fe、Zn、Ca、Mg及Mn等金属均是宝贵的矿产资源，其中钴、铜及锂的含量可高达20％、7％和3％。以含量最高的金属钴为例，其是国际公认的战略物质。我国钴资源极为贫乏，一直依赖国外进口。因此，对废旧锂电池进行资源化处理，无异于开发一座富含有价金属的城市矿山，不仅具有经济效益，而且还具有显著的社会环境效益。

国外发达国家非常重视废电池所产生的环境问题，从上世纪80年代起开始立法加强废旧电池的管理、回收与处理处置，先后产生了多种处置方法。如日本学者将锂电池破碎分选后，将电芯与焦炭、石灰石混合焙烧，有机物燃烧成为二氧化碳及其他气体，钴酸锂被还原为金属钴和氧化锂，氟、磷、铝等元素则被炉渣固定。这种火法处理技术处理量大、工艺简单，但电芯燃烧时可能会产生爆炸，且不能将各种有价金属完全分开，产生的各种废气也会对环境造成影响。

湿法回收处理过程是通过酸浸使钴、铝、锂等金属进入溶液，或先使用碱浸使大部分铝溶解，再用酸浸出碱浸渣，然后用各种分离技术提取溶液中的钴、锂等有价金属。这种方法对金属的浸出效果较好，相对火法处理可大大减少对环境的污染。因此是现阶段国内外研究的热点，并已投入工业化生产。但它是建立在锂电池组成材料安全分离的基础上的，而锂电池在破碎分离时由于存在残余电量，会有爆炸或燃烧的隐患。

由此可见，现有锂电池资源化工艺多基于组成材料的安全分离，而安全分离过程多采用的“放电+破碎”工艺又不能确保所有锂电池都能放电完毕，因此破碎过程中仍会有燃烧或爆炸的安全隐患。

为保证组成材料的安全分离，提高锂电池的破碎效率，有必要开发一种自动化程度高、物料破碎分离效果好、防火防爆性能高的破碎分离装置，以便更好地支持后续的资源化回收处理工艺。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种锂电池组成材料的资源化分离系统，该系统设计巧妙合理，安全高效环保，既能消除因残余电量带来的燃烧、爆炸隐患和二次污染问题，又方便对破碎后物料进行资源化回收，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本发明的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特点是，包括进料输送装置、破碎装置、喷淋装置、中间输送装置、离心分选装置、固体收集装置、沉淀装置、废气收集装置和控制装置，所述进料输送装置与所述破碎装置的进料口配合设置用于将锂电池输送进入所述进料口中，所述喷淋装置设置在所述破碎装置中用于喷淋降温，所述中间输送装置分别与所述破碎装置的出料口和所述离心分选装置的入口配合设置用于将所述出料口的出料输送至所述的离心分选装置的入口中，所述离心分选装置的排水口与所述沉淀装置连接，所述固体收集装置与所述离心分选装置配合设置用于收集所述离心分选装置离心后得到的固体物料，所述废气收集装置与所述破碎装置连通，所述控制装置电连接所述进料输送装置、所述破碎装置、所述喷淋装置、所述中间输送装置、所述离心分选装置、所述固体收集装置和所述废气收集装置。

较佳地，所述进料输送装置为输送带，所述破碎装置为铰切式破碎机，所述离心分选装置为离心机，所述固体收集装置为风力收集装置，所述沉淀装置是沉淀槽。

更佳地，所述风力收集装置是收集风机，所述铰切式破碎机由耐高温防爆材料制成。

较佳地，所述废气收集装置包括废气收集单元和与所述破碎装置连通的收集管道，所述废气收集单元设置在所述收集管道中并与所述控制装置电连接。

较佳地，所述喷淋装置设置在所述的破碎装置的出料口中。

更佳地，所述出料口竖直向下设置，所述喷淋装置向上倾斜设置。

较佳地，所述中间输送装置包括溜槽、水泵和溢流贮槽，所述沉淀装置与所述溢流贮槽连通，所述溢流贮槽通过所述水泵连通所述溜槽，所述溜槽分别与所述的破碎装置的出料口和所述的离心分选装置的入口配合设置，所述水泵电连接所述控制装置。

更佳地，所述离心分选装置的数目为2个，所述溜槽为“人”型活动溜槽，所述“人”型活动溜槽分别与所述的破碎装置的出料口和两所述的离心分选装置的入口配合设置。

铰佳地，所述的锂电池组成材料的资源化分离系统还包括隔音装置，所述破碎装置、所述喷淋装置、所述中间输送装置和至少部分所述固体收集装置位于所述隔音装置中，所述废气收集装置设置在所述隔音装置外部并通过所述隔音装置连通所述破碎装置。

更佳地，所述隔音装置是隔音罩。

本发明的有益效果具体如下：

1、本发明通过进料输送装置将锂电池输送进破碎装置，由破碎装置将锂电池破碎，并用喷淋装置喷淋降温，彻底避免锂电池在破碎过程发生燃烧或爆炸的可能，设计巧妙，安全高效；

2、本发明通过离心分选装置将破碎后的物料实现固液分离，液体流至沉淀装置沉淀，固体通过固体收集装置收集，破碎过程产生的废气通过废气收集装置收集，既能消除二次污染问题，又方便对破碎后物料进行资源化回收，设计巧妙，安全高效环保，适于大规模推广应用；

3、本发明的中间输送装置包括溜槽、水泵和溢流贮槽，通过循环水将破碎后出料冲至离心分选装置，离心后液体流至沉淀装置沉淀，上清液流至溢流贮槽，再由水泵循环利用，设计巧妙，节约资源；

4、本发明利用隔音装置将破碎装置、喷淋装置、中间输送装置和至少部分固体收集装置隔在其中，避免噪声传播外界，设计巧妙，非常环保，适于大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明的一具体实施例的立体结构示意图。

图2是图1所示的具体实施例的隔音罩内部透视的立体结构示意图。

图3是图2所示的具体实施例的主视示意图。

图4是图1所示的具体实施例的另一立体结构示意图。

图5是图4所示的具体实施例的隔音罩内部透视的立体结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参见图1-5所示，本发明的锂电池组成材料的资源化分离系统包括进料输送装置1、破碎装置2、喷淋装置(未示出)、中间输送装置、离心分选装置3、固体收集装置4、沉淀装置(未示出)、废气收集装置5和控制装置(未示出)，所述进料输送装置1与所述破碎装置2的进料口配合设置用于将锂电池输送进入所述进料口中，所述喷淋装置设置在所述破碎装置2中用于喷淋降温，所述中间输送装置分别与所述破碎装置2的出料口和所述离心分选装置3的入口配合设置用于将所述出料口的出料输送至所述的离心分选装置3的入口中，所述离心分选装置3的排水口与所述沉淀装置连接，所述固体收集装置4与所述离心分选装置3配合设置用于收集所述离心分选装置3离心后得到的固体物料，所述废气收集装置5与所述破碎装置2连通，所述控制装置电连接所述进料输送装置1、所述破碎装置2、所述喷淋装置、所述中间输送装置、所述离心分选装置3、所述固体收集装置4和所述废气收集装置5。

较佳地，所述进料输送装置1为输送带，所述破碎装置2为铰切式破碎机，所述离心分选装置3为离心机，所述固体收集装置4为风力收集装置，所述沉淀装置是沉淀槽。在本发明的具体实施例中，所述风力收集装置是收集风机，所述铰切式破碎机由耐高温防爆材料制成。请参见图2和3所示，铰切式破碎机的动力由电动机21提供，收集风机包括鼓风机41。

较佳地，所述废气收集装置5包括废气收集单元和与所述破碎装置2连通的收集管道，所述废气收集单元设置在所述收集管道中并与所述控制装置电连接。在本发明的具体实施例中，收集管道连通废气净化车间，将破碎过程中产生的废气通过收集管道收集并输送至废气净化车间，以即时进行无害化处理。

较佳地，所述喷淋装置设置在所述的破碎装置2的出料口中。在本发明的具体实施例中，所述出料口竖直向下设置，所述喷淋装置向上倾斜设置。可对出料即时喷淋降温，彻底避免锂电池在破碎过程发生燃烧或爆炸的可能。

较佳地，所述中间输送装置包括溜槽6、水泵7和溢流贮槽(未示出)，所述沉淀装置与所述溢流贮槽连通，所述溢流贮槽通过所述水泵7连通所述溜槽6，所述溜槽6分别与所述的破碎装置2的出料口和所述的离心分选装置3的入口配合设置，所述水泵7电连接所述控制装置。在本发明的具体实施例中，所述离心分选装置3的数目为2个，所述溜槽6为“人”型活动溜槽，所述“人”型活动溜槽分别与所述的破碎装置2的出料口和两所述的离心分选装置3的入口配合设置。即，破碎机下方装有“人”型活动溜槽，使用循环水将出料冲入离心机。通过两台离心机的交替作业使破碎物料中的粉末进入液体，同时达到固液分离和干燥固体物料的目的。离心干燥后的物料使用风力收集装置(如收集风机)收集，以便进行后续资源化处理。另外，沉淀槽用于沉淀收集离心后水溶液中石墨、钴酸锂等粉末物质，并配有溢流贮槽蓄集上清液以循环使用。

较佳地，所述的锂电池组成材料的资源化分离系统还包括隔音装置8，所述破碎装置2、所述喷淋装置、所述中间输送装置和至少部分所述固体收集装置4位于所述隔音装置8中，所述废气收集装置5设置在所述隔音装置8外部并通过所述隔音装置8连通所述破碎装置2。更佳地，所述隔音装置8是隔音罩。在本发明的具体实施例中，隔音罩壳体为铁质，外观尺寸1730mm×1800mm×2460mm，将整个破碎机、水泵7、收集风机的鼓风机41隔在其中，避免噪声传播外界。

本发明使用时，首先打开电源，锂电池通过输送带输送进入破碎机开始破碎工作，碎片落入破碎机下方的“人”型活动溜槽，由水泵7驱动的循环水冲至离心机中，通过例如使用气动开关控制循环水在“人”型活动溜槽内流向，使两台离心机交替作业，当离心机内物料达到内胆1/3高度时，离心进行固液分离，固液分离后的液体进入沉淀槽沉淀，上清液进入溢流贮槽经由水泵7进行循环使用，离心干燥(离心机可附带干燥功能)后的固体物料由收集风机集中收集，沉淀槽底部的沉淀物定期取出，进行石墨粉和钴的资源化回收，在锂电池破碎过程中产生的废气由相应的废气收集装置5进行回收，并输送至废气处理车间进行无害化处理。

可以理解，本发明不仅适于锂电池组成材料的破碎分离回收，还适用于其它同类型易燃易爆的组合物体的组成材料的破碎分离回收。

综上，本发明的锂电池组成材料的资源化分离系统设计巧妙合理，安全高效环保，既能消除因残余电量带来的燃烧、爆炸隐患和二次污染问题，又方便对破碎后物料进行资源化回收，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，包括进料输送装置、破碎装置、喷淋装置、中间输送装置、离心分选装置、固体收集装置、沉淀装置、废气收集装置和控制装置，所述进料输送装置与所述破碎装置的进料口配合设置用于将锂电池输送进入所述进料口中，所述喷淋装置设置在所述破碎装置中用于喷淋降温，所述中间输送装置分别与所述破碎装置的出料口和所述离心分选装置的入口配合设置用于将所述出料口的出料输送至所述的离心分选装置的入口中，所述离心分选装置的排水口与所述沉淀装置连接，所述固体收集装置与所述离心分选装置配合设置用于收集所述离心分选装置离心后得到的固体物料，所述废气收集装置与所述破碎装置连通，所述控制装置电连接所述进料输送装置、所述破碎装置、所述喷淋装置、所述中间输送装置、所述离心分选装置、所述固体收集装置和所述废气收集装置。

2.根据权利要求1所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述进料输送装置为输送带，所述破碎装置为铰切式破碎机，所述离心分选装置为离心机，所述固体收集装置为风力收集装置，所述沉淀装置是沉淀槽。

3.根据权利要求2所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述风力收集装置是收集风机，所述铰切式破碎机由耐高温防爆材料制成。

4.根据权利要求1所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述废气收集装置包括废气收集单元和与所述破碎装置连通的收集管道，所述废气收集单元设置在所述收集管道中并与所述控制装置电连接。

5.根据权利要求1所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述喷淋装置设置在所述的破碎装置的出料口中。

6.根据权利要求5所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述出料口竖直向下设置，所述喷淋装置向上倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述中间输送装置包括溜槽、水泵和溢流贮槽，所述沉淀装置与所述溢流贮槽连通，所述溢流贮槽通过所述水泵连通所述溜槽，所述溜槽分别与所述的破碎装置的出料口和所述的离心分选装置的入口配合设置，所述水泵电连接所述控制装置。

8.根据权利要求7所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述离心分选装置的数目为2个，所述溜槽为“人”型活动溜槽，所述“人”型活动溜槽分别与所述的破碎装置的出料口和两所述的离心分选装置的入口配合设置。

9.根据权利要求1所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述的锂电池组成材料的资源化分离系统还包括隔音装置，所述破碎装置、所述喷淋装置、所述中间输送装置和至少部分所述固体收集装置位于所述隔音装置中，所述废气收集装置设置在所述隔音装置外部并通过所述隔音装置连通所述破碎装置。

10.根据权利要求9所述的锂电池组成材料的资源化分离系统，其特征在于，所述隔音装置是隔音罩。

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