CN108923093A - 废旧锂电池处理回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废旧锂电池处理回收装置，包括加热装置和第一回收装置，其中，所述加热装置与所述第一回收装置相连，所述加热装置包括一焚烧炉，所述焚烧炉内设有可拆卸的废旧锂电池储料装置和反应槽。本发明创造性的在焚烧炉内设有可拆卸的废旧锂电池储料装置和反应槽。方便投入原料和取出炉渣。本发明创造性的设计了第一回收装置和第二回收装置，能够最大范围的对有用的金属材料进行回收。

Description

废旧锂电池处理回收装置
技术领域
本发明涉及一种废旧锂电池处理回收装置。
背景技术
据统计，2000年全世界锂离子电池的消费量是5亿只，2015年达到了70亿只。由于锂离子电池的使用寿命是有限，大量的废旧锂离子电池也随之产生。以中国为例，预计2020年我国废弃的锂电池将超过250亿只，总重超过50万吨。废弃的锂电池，其正极含有大量贵金属，其中钴占5～20％，镍占5～12％，锰占7～10％，锂占2～5％和7％塑料，所含金属大多是稀有金属，应该被合理的回收再利用。例如，钴作为一种战略资源，被广泛运用于各个领域，除了锂电池还有高温合金等。可以推算，贵金属的回收量是巨大的。
现在针对废弃锂电池的回收方法主要有火法冶金回收和湿法冶金回收。两种方法各有优缺点：湿法冶金方法可以回收大部分金属，但是它对锂离子电池的分类管理要求极高，需要将电池按照阴、阳极与介质材料分类处理，另外用水多，需要配套污水处理单元。火法冶金方式耗能大，需要通过高达1200℃以上高温熔出钴、铜、镍、铁，而锂、铝等一般不回收，作为渣相用于建筑水泥的填充料。它的优点是对电池分类要求低，甚至可以不要求拆解等预处理。因此火法冶金回收锂电池被广泛应用，但是火法冶金过程中电池中的锂进入到炉渣中难以回收。
火法冶金，又称焚烧法或干法冶金，是通过高温焚烧去除电极材料中的有机粘结剂，同时使其中的金属及其化合物发生氧化还原反应，以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物，对炉渣中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法等进行回收。火法冶金对原料的组分要求不高，适合大规模处理较复杂的电池，但燃烧必定会产生部分废气污染环境，且高温处理对设备的要求也较高，同时还需要增加净化回收设备等，处理成本较高。
专利号为201310513175.8的发明专利公开了一种用于回收废旧锂电池中贵重金属的成套装置。整套废旧锂电池资源化再利用系统应能在实现回收贵重金属资源的基础上，通过一系列工艺流程，消除尾气和残渣的排放所造成的环境污染问题。为满足上述要求，整套锂电池资源化回收处理焚烧炉装置包含以下设备：烘焙室、废旧锂电池焚烧炉本体、翅片管换热器、急冷塔、尾气余热回收板式换热器、进料及管路系统、电控系统、烟气净化装置、引风机、独立烟囱。包括如下步骤：(1)预处理，废旧锂电池再进入回转焚烧炉之前采用破碎机进行破碎预处理，破碎后得到尺寸均匀的物料可以显著提高燃烧效率；并且还能够降低尾气中CO的含量。破碎后的废物进入预处理区进行暂时存坑，在预处理区进行配料掺混，整个预处理区也设置为密闭微负压状态，空气经炉引风机引入炉内，这样可以确保有害气体不外溢。(2)进料，焚烧系统由烘焙室、回转焚烧炉及控制系统组成。经过预处理破碎的待处理废旧锂电池废料按适当比例配比后先进入带加热式喂料机，废料由喂料机的传送装置送至焚烧炉进料口，完成进料。废料在喂料机中可以得到预热，由20℃升温到200℃，整个预热过程的热量由一次降温的翅片管式换热器出口的导热油提供，导热油通入夹套内，对废料完成预热后的导热油出口温度降至230℃，然后继续通入翅片管式换热器。(3)一次烘焙，在回转焚烧炉连续旋转作用下，废料在窑内不停翻动，首先进入烘焙室，进行废料电解液的分离，并完成干燥、气化和初步燃烧。经过一次烘焙，废料完成了进一步预热，这样也有利于提高燃烧效率，能够使燃烧更加彻底。(4)二次燃烧，随着窑体的转动，废料会被移动到温度较高的中部，开始热解，低燃点的物质开始燃烧；接着移动到窑尾，温度进一步升高，危险废物裂解为一氧化碳等可燃气体和废渣。在回转焚烧炉内，通过对废料进行反复翻转与持续推进以及低燃点气体的燃烧，使危险废物基本完全分解为可燃气体和残渣。(5)一次降温，回转焚烧炉出口烟气首先进入翅片管换热器(烟气降温至800℃)加热来自生产车间的230℃的导热油至260℃废料预热使用，废料预热系统出口导热油温度会被降至230℃，然后继续通入翅片管换热器中进行对烟气的一次降温，将高温烟气中的部分热能再次回收，整个过程实现了热量在同一个工艺流程中的有效循环利用。(6)二次降温，当温度在250～500℃的温度区间时，废气中将很容易发生二恶英的再生成反应，因此为最大程度避免尾气降温过程中二恶英的再生成，应将要把翅片管换热器出口烟气迅速降到200℃以下，以便快速“跃过”二恶英的生成温度区。技术上采用烟气急冷塔，使烟气在1s左右极短时间内降到200℃。急冷塔采用喷水急冷，急冷塔内通过水喷雾方式与逆流而上的烟气混合，使得烟气温度迅速降低以避开了二恶英产生的旺盛区域；另外被烟气加热的冷却水可以供工厂循环使用。(7)第三次降温，由于急冷塔出口烟气温度为200℃，此时若将其排放至空气中不但浪费了能源，而且还会导致大气的热污染。故需要再进行第三次降温，该步骤由尾气余热回收板式换热器完成，经过第三次降温，板式换热器出口温度降为150℃，达到了烟气温度排放标准。(8)烟气净化及排放，经板式换热器出口的烟气将进入半干式反应装置进行烟气净化，在干式反应装置中喷入活性炭及Ca(OH)2对烟气进一步脱酸，并对重金属及可能再生产的二恶英等物质进行吸附；携有大量粒状物的烟气从反应塔出来进入后续的袋式除尘器，部分未反应的石灰附在滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使去除效率进一步提高；最后，烟气净化的最后一道工序是湿式脱酸，在湿式脱酸塔中喷入碱液脱除SO 2、HCl、HF等酸性气体，达到严格的烟气排放标准。最后经过净化的烟气被加热以消去白烟后通过引风机的作用送入烟囱排入大气中。该发明所设计的废旧锂电池金属回收成套装置设计原理和方法简单清晰，在保留了回转焚烧炉的适应能力强、运行稳定可靠的基础上，通过应用急冷塔及换热器对烟气进行处理，使排放烟气的热度、有机物的去除率和焚烧残渣的热灼减率可满足国标的要求，对热量进行换热回收，实现了资源再生利用；同时减少了二恶英和一氧化碳的排放，达到无害化处理的目的。
本发明人发现，上述废电池处理和回收技术的缺点是,在直接破碎废电池的工序中发生电池爆炸性危险,另外,产生的电解液和其气体暴露在大气中,给环境带来很大的负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧锂电池处理回收装置。
本发明的技术方案如下：一种废旧锂电池处理回收装置，包括加热装置和第一回收装置(5)，其中，所述加热装置与所述第一回收装置相连，其特征在于，所述加热装置包括一焚烧炉(1)，所述焚烧炉内设有可拆卸的废旧锂电池储料装置(11)和反应槽(12)。
进一步地，所述加热装置包括一真空处理装置(2)，用于抽去所述焚烧炉内的空气，使所述焚烧炉内的废旧锂电池储料装置和反应槽处于真空状态。
进一步地，所述加热装置包括一惰性气体输入装置(3)，用于向所述焚烧炉内输入惰性气体。
进一步地，所述加热装置包括气体排放装置(4)，用于将所述焚烧炉内产生的气体输送到所述第一回收装置(5)，所述第一回收装置包括第一金属回收装置，用于以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物。
进一步地，所述废旧锂电池处理回收装置还包括废电池收集装置(6)、破碎装置(7)和第二回收装置(8)；其中，所述废电池收集装置与所述加热装置中的废旧锂电池储料装置相连，用于收集经过焚烧处理的废电池；所述破碎装置与所述废电池收集装置与相连，用于将所述经过焚烧处理的废电池进行破碎并传送到所述第二回收装置，所述第二回收装置包括第二金属回收装置；用于对破碎后的废电池中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法进行回收。
进一步地，所述第一回收装置还包括废气处理装置(51)，用于处理所述回收完成后的废气以达到环保要求。
本发明的工作原理如下：首先，从所述焚烧炉上卸下所述可拆卸的废旧锂电池储料装置，向所述可拆卸的废旧锂电池储料装置内投入废电池，将装有废电池的废旧锂电池储料装置安装在所述焚烧炉的反应槽上，通过所述真空处理装置抽去所述焚烧炉内的空气，使所述焚烧炉内的废旧锂电池储料装置和反应槽处于真空状态。进一步地，通过所述惰性气体输入装置向所述焚烧炉内输入惰性气体。
对所述废旧锂电池储料装置内的废电池进行加热焚烧，焚烧后产生的气体通过所述气体排放装置输送到所述第一回收装置，所述第一回收装置包括第一金属回收装置，用于以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物。所述第一回收装置还包括废气处理装置，用于处理所述回收完成后的废气以达到环保要求。
进一步地，待所述焚烧炉冷却后，从所述焚烧炉上卸下所述可拆卸的废旧锂电池储料装置，将焚烧后的废电池传送給所述废电池收集装置，所述废电池收集装置将所述焚烧后的废电池传送給所述破碎装置进行破碎和粉碎，然后将破碎和粉碎后废电池传送到所述第二回收装置，所述第二回收装置包括第二金属回收装置；对破碎后的废电池中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法进行回收。
本发明的有益效果在于：第一、本发明创造性的在焚烧炉内设有可拆卸的废旧锂电池储料装置和反应槽。方便投入原料和取出炉渣。第二、本发明创造性的设计了真空处理装置和惰性气体输入装置，大大降低了焚烧过程中的电池爆炸性危险。第三、本发明创造性的设计了第一回收装置和第二回收装置，能够最大范围的对有用的金属材料进行回收。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明的技术方案作详细说明。
如图1所示，一种废旧锂电池处理回收装置，包括加热装置和第一回收装置(5)，其中，所述加热装置与所述第一回收装置相连，其特征在于，所述加热装置包括一焚烧炉(1)，所述焚烧炉内设有可拆卸的废旧锂电池储料装置(11)和反应槽(12)。
进一步地，所述加热装置包括一真空处理装置(2)，用于抽去所述焚烧炉内的空气，使所述焚烧炉内的废旧锂电池储料装置和反应槽处于真空状态。
进一步地，所述加热装置包括一惰性气体输入装置(3)，用于向所述焚烧炉内输入惰性气体。
进一步地，所述加热装置包括气体排放装置(4)，用于将所述焚烧炉内产生的气体输送到所述第一回收装置(5)，所述第一回收装置包括第一金属回收装置，用于以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物。
进一步地，所述废旧锂电池处理回收装置还包括废电池收集装置(6)、破碎装置(7)和第二回收装置(8)；其中，所述废电池收集装置与所述加热装置中的废旧锂电池储料装置相连，用于收集经过焚烧处理的废电池；所述破碎装置与所述废电池收集装置与相连，用于将所述经过焚烧处理的废电池进行破碎并传送到所述第二回收装置，所述第二回收装置包括第二金属回收装置；用于对破碎后的废电池中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法进行回收。
进一步地，所述第一回收装置还包括废气处理装置(51)，用于处理所述回收完成后的废气以达到环保要求。
本发明的工作原理如下：首先，从所述焚烧炉上卸下所述可拆卸的废旧锂电池储料装置，向所述可拆卸的废旧锂电池储料装置内投入废电池，将装有废电池的废旧锂电池储料装置安装在所述焚烧炉的反应槽上，通过所述真空处理装置抽去所述焚烧炉内的空气，使所述焚烧炉内的废旧锂电池储料装置和反应槽处于真空状态。进一步地，通过所述惰性气体输入装置向所述焚烧炉内输入惰性气体。
对所述废旧锂电池储料装置内的废电池进行加热焚烧，焚烧后产生的气体通过所述气体排放装置输送到所述第一回收装置，所述第一回收装置包括第一金属回收装置，用于以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物。所述第一回收装置还包括废气处理装置，用于处理所述回收完成后的废气以达到环保要求。
进一步地，待所述焚烧炉冷却后，从所述焚烧炉上卸下所述可拆卸的废旧锂电池储料装置，将焚烧后的废电池传送給所述废电池收集装置，所述废电池收集装置将所述焚烧后的废电池传送給所述破碎装置进行破碎和粉碎，然后将破碎和粉碎后废电池传送到所述第二回收装置，所述第二回收装置包括第二金属回收装置；对破碎后的废电池中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法进行回收。
以上的描述仅仅涉及本发明的一些具体实施方式，任何本领域的技术人员基于本发明的精神所做的替换或改进均应为本发明的保护范围所涵盖，本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种废旧锂电池处理回收装置，包括加热装置和第一回收装置，其中，所述加热装置与所述第一回收装置相连，其特征在于，所述加热装置包括一焚烧炉，所述焚烧炉内设有可拆卸的废旧锂电池储料装置和反应槽。
2.根据权利要求1所述的废旧锂电池处理回收装置，其特征在于，所述加热装置包括一真空处理装置，用于抽去所述焚烧炉内的空气，使所述焚烧炉内的废旧锂电池储料装置和反应槽处于真空状态。
3.根据权利要求1或2所述的废旧锂电池处理回收装置，其特征在于，所述加热装置包括一惰性气体输入装置，用于向所述焚烧炉内输入惰性气体。
4.根据权利要求3所述的废旧锂电池处理回收装置，其特征在于，所述加热装置包括气体排放装置，用于将所述焚烧炉内产生的气体输送到所述第一回收装置，所述第一回收装置包括第一金属回收装置，用于以冷凝的形式回收低沸点的金属及其化合物。
5.根据权利要求4所述的废旧锂电池处理回收装置，其特征在于，所述废旧锂电池处理回收装置还包括废电池收集装置、破碎装置和第二回收装置；其中，所述废电池收集装置与所述加热装置中的废旧锂电池储料装置相连，用于收集经过焚烧处理的废电池；所述破碎装置与所述废电池收集装置与相连，用于将所述经过焚烧处理的废电池进行破碎并传送到所述第二回收装置，所述第二回收装置包括第二金属回收装置；用于对破碎后的废电池中的金属采用筛分、热解、磁选或化学方法进行回收。
6.根据权利要求1和4所述的废旧锂电池处理回收装置，其特征在于，所述第一回收装置还包括废气处理装置，用于处理所述回收完成后的废气以达到环保要求。
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