CN109609149A - 废旧锂电池回收处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废旧锂电池回收处理系统及一种废旧锂电池回收处理方法。本发明包括废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，废旧锂电池回收处理装置中的热解装置包括热解炉和外换热器，水泥生产装置中包括干法回转炉烧成，干法回转炉烧成的排气口连接有水泥生产环保装置；热解炉的裂解废气出气口与干法回转炉烧成连接，作为干法回转炉烧成的辅助燃料系统；外换热器的进气口连接水泥生产环保装置的高温烟气排放口，生产时，热解炉的裂解废气进入干法回转炉烧成中作为其燃料气使用，干法回转炉烧成产生的高温烟气进入热解装置的外换热器，作为热解炉的热源。本发明能同时解决现有废旧锂电池干法回收处理工艺中能耗高、环保设施投入大的问题。

Description

废旧锂电池回收处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种废旧锂电池回收处理系统，以及一种废旧锂电池回收处理方法，属于废旧锂电池干法回收处理工艺技术领域。
背景技术
废弃的锂电池中含有大量不可再生且经济价值高的重金属资源，锂电池中的正极片材料为钴酸锂粉、负极片材料为石墨粉，无论正极片还是负极片中均含有大量的钴、镍、锰、铜、铝等金属材料；如果能有效地回收处理废弃或不合格的锂电池，不仅能减轻废旧电池对环境的压力，还可以避免造成钴、镍、锰等重金属资源的浪费。因此，由于资源紧张和治理环境的需要，世界各国都对废锂电池的回收利用予以高度的重视。
在废旧锂电池回收处理过程中，主要采用干法回收技术和湿法回收技术，其中湿法回收技术工艺路线长、投资大、设备多，无法回收其中的金属铝，且湿法工艺无法处置锂电池中的PVDF；干法回收技术主要分为高温(～800℃)干法和低温(～400℃)干法技术，干法回收技术路线短、设备少，能有效处理其中的PVDF，但能耗高，需消耗大量的热，干法处理须产生酸性气体HF(或其他卤化氢气体)和有机物的裂解废气，需单独处理，否则对环境影响大，环保设施的投入需要数百万元。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种废旧锂电池回收处理系统，可以解决上述裂解废气处理成本高的问题。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：废旧锂电池回收处理系统，包括废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，废旧锂电池回收处理装置包括依次连接的锂电池回收前处理装置、热解装置、锂电池回收后处理装置；热解装置包括热解炉，水泥生产装置包括依次连接的水泥生产前处理装置、干法回转炉烧成、水泥生产后处理装置，干法回转炉烧成的排气口连接有水泥生产环保装置；热解炉的裂解废气出气口与干法回转炉烧成连接，作为干法回转炉烧成的辅助燃料系统。
此外，为解决废旧锂电池干法回收处理能耗高的问题，本发明还可采用如下优选方式：热解装置还包括外换热器，外换热器安装在热解炉外侧；外换热器的进气口连接水泥生产环保装置的高温烟气排放口。
进一步的是：水泥生产环保装置具有至少两套能够独立运行的烟气处理装置，干法回转炉烧成的排气口连接第一套烟气处理装置，第一套烟气处理装置的排放口为高温烟气排放口；外换热器的排气口连接第二套烟气处理装置，第二套烟气处理装置的排放口为低温烟气排放口。
进一步的是：热解炉的裂解废气出气口与干法回转炉烧成之间的连接管道配设有保温套。
进一步的是：水泥生产环保装置的高温烟气排放口设置有分流装置，分流装置的其中一条支管连接外换热器的进气口，并且该条支管在高温烟气排放口处配设有流量调节装置。
相应地，在上述废旧锂电池回收处理系统的基础上，本发明同时提供一种废旧锂电池回收处理方法，生产时，同时运行废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，热解炉的裂解废气进入干法回转炉烧成中作为其燃料气使用。干法回转炉烧成产生的废气经水泥生产环保装置的高温烟气排放口结合连接管道进入热解装置的外换热器，作为热解炉的热源。
热解炉的裂解废气出气口与干法回转炉烧成之间的连接管道配设的保温套，目的在于使裂解废气能以尽量高的温度进入干法回转炉烧成，有利于裂解废气充分燃烧，并节约能耗。
高温烟气排放口处配设流量调节装置的目的在于，通过流量调节装置控制高温烟气进入该条支管的风量，进而控制高温烟气进入外换热器进气口的温度在400℃～1000℃。优选控制高温烟气进入外换热器进气口的温度在500℃～650℃。
本发明的工作原理为：在热解法回收处置废旧锂电池时，采用水泥生产装置的干法回转炉烧成协同处置方法，热解炉的热源由干法回转炉烧成产生的高温烟气提供，高温烟气进入外换热器进气口的温度可控制在500℃～650℃；高烟烟气经热解炉入口进入炉内对废旧锂电池所含的有机物进行热解处理；热解炉内的废旧锂电池中所含粘结剂PVDF、六氟磷酸锂和有机溶剂受热分解，形成裂解废气；将裂解废气送入干法回转炉烧成作为燃料气，经燃烧最终产生二氧化碳、水、HF等气体。因水泥生产过程中，水泥组分中纳米级粒径的氧化钙在工况温度下有极高的活性，可以迅速与HF结合，生成氟化钙，因此HF不会进入到大气，同理，其余卤化氢气体则生成卤化钙。而其它的二氧化碳和水经水泥生产环保装置常规处理后达标排放。
本发明的有益效果是：(1)在热解法处置废旧锂电池时，利用水泥生产过程中高温废气对废旧锂电池进行热解，无需使用天然气提供热源，实现了水泥生产过程中废热循环利用，同时解决了水泥生产装置的配套高温废气降温装置，节约了水泥生产装置降温系统投资；(2)在尾气治理时，由于裂解废气已通过干法回转炉烧成高温燃烧，有机物分解完全、充分，不用设置尾气燃烧装置；(3)热解产生的含氟以及含其他卤素的废气被氧化钙吸收，不用采取防止生成二噁英的装置和措施，不用设置碱液喷淋系统吸收HF，大大降低了环保治理设施的投入和环境治理运营成本。因此，采用本发明处理废旧锂电池可以减少数百万元的环保设施的投入，并可以降低500元/吨的能源消耗，节能降耗效果显著。
附图说明
图1是本发明中的废旧锂电池回收处理系统结构框图。
图中标记：1-锂电池回收前处理装置、2-外换热器、3-热解炉、4-锂电池回收后处理装置、5-水泥生产前处理装置、6-干法回转炉烧成、7-水泥生产后处理装置、8-水泥生产环保装置。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明中的废旧锂电池回收处理系统，包括废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，废旧锂电池回收处理装置包括依次连接的锂电池回收前处理装置1、热解装置、锂电池回收后处理装置4；热解装置包括热解炉3，水泥生产装置包括依次连接的水泥生产前处理装置5、干法回转炉烧成6、水泥生产后处理装置7，干法回转炉烧成6的排气口连接有水泥生产环保装置8；热解炉3的裂解废气出气口与干法回转炉烧成6连接，作为干法回转炉烧成6的辅助燃料系统。
在具体实施时，锂电池回收前处理装置1主要由废旧锂电池预处理、放电、破碎、输送等装置组成，用于处置包括废旧锂电池、单正极片及其边角料、电芯、负极片、正负极片等废旧锂电池原料，锂电池回收前处理装置1的组成顺序可因原料处理性质调整、增减。
热解炉3可采用常规的天然气作为热源，但为解决废旧锂电池干法回收处理能耗高的问题，本发明还可采用如下优选方式：热解装置还包括外换热器2，外换热器2安装在热解炉3外侧；外换热器2的进气口连接水泥生产环保装置8的高温烟气排放口。由于设置有外换热器2，本发明也可采用其他装置的废热燃气，烟气范围温度在400℃～1000℃的均可进行利用。为使外换热器2的出气口排出的低温烟气达到环保要求，同时尽量减少设备投资，换热后的低温烟气可送入配套的水泥生产环保装置8进行统一处置。水泥生产环保装置8具有至少两套能够独立运行的烟气处理装置，干法回转炉烧成6的排气口连接第一套烟气处理装置，第一套烟气处理装置的排放口为高温烟气排放口；外换热器2的排气口连接第二套烟气处理装置，第二套烟气处理装置的排放口为低温烟气排放口。水泥生产环保装置8通常由旋风除尘、布袋除尘、静电除尘等烟气净化装置组成，该装置可重复采用单台、多台或相互组合而成。
锂电池回收后处理装置4连接热解炉3的出料口，锂电池回收后处理装置4主要由输送、换热、破碎、分选、筛分、分级等装置组成，装置组成顺序可因原料处理性质调整、增减。
水泥生产前处理装置5主要由破碎、预净化、生料均化、预热处理等设备组成。干法回转炉烧成6的入料口连接水泥生产前处理装置5的相关设备，干法回转炉烧成6主要是用于将水泥原料中的碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的等矿物。
水泥生产后处理装置7连接于干法回转炉烧成6的出料口，水泥生产后处理装置7主要由水泥粉磨和包装等装置组成。从干法回转炉烧成6得到的水泥和水泥生产环保装置8收集的水泥粉尘可一同作为产品，送出界区直接外售。
热解炉3的裂解废气出气口与干法回转炉烧成6之间的连接管道配设有保温套，目的在于使裂解废气能以尽量高的温度进入干法回转炉烧成6，有利于裂解废气充分燃烧，并节约能耗。裂解废气温度为80℃～350℃，设置保温套后，可使得裂解废气能以200℃左右的温度进入干法回转炉烧成6。
为控制高温烟气进入外换热器2进气口的温度，水泥生产环保装置8的高温烟气排放口设置有分流装置，分流装置的其中一条支管连接外换热器2的进气口，并且该条支管在高温烟气排放口处配设有流量调节装置。
相应地，在上述废旧锂电池回收处理系统的基础上，本发明同时提供一种废旧锂电池回收处理方法，优选实施方式如下：生产时，同时运行废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，热解炉3的裂解废气进入干法回转炉烧成6中作为其燃料气使用。干法回转炉烧成6产生的废气经水泥生产环保装置8的高温烟气排放口结合连接管道进入热解装置的外换热器2，作为热解炉3的热源。热解炉3的裂解废气出气口与干法回转炉烧成6之间的连接管道配设的保温套，使得裂解废气能以200℃左右的温度进入干法回转炉烧成6。高温烟气排放口处配设流量调节装置，通过流量调节装置控制高温烟气进入该条支管的风量，进而控制高温烟气进入外换热器2进气口的温度在400℃～1000℃。优选控制高温烟气进入外换热器2进气口的温度在500℃～650℃。

Claims (10)

1.废旧锂电池回收处理系统，包括废旧锂电池回收处理装置，废旧锂电池回收处理装置包括依次连接的锂电池回收前处理装置(1)、热解装置、锂电池回收后处理装置(4)；热解装置包括热解炉(3)，其特征在于：还包括水泥生产装置，水泥生产装置包括依次连接的水泥生产前处理装置(5)、干法回转炉烧成(6)、水泥生产后处理装置(7)，干法回转炉烧成(6)的排气口连接有水泥生产环保装置(8)；热解炉(3)的裂解废气出气口与干法回转炉烧成(6)连接，作为干法回转炉烧成(6)的辅助燃料系统。
2.如权利要求1所述的废旧锂电池回收处理系统，其特征在于：热解装置还包括外换热器(2)，外换热器(2)安装在热解炉(3)外侧；外换热器(2)的进气口连接水泥生产环保装置(8)的高温烟气排放口。
3.如权利要求2所述的废旧锂电池回收处理系统，其特征在于：水泥生产环保装置(8)具有至少两套能够独立运行的烟气处理装置，干法回转炉烧成(6)的排气口连接第一套烟气处理装置，第一套烟气处理装置的排放口为高温烟气排放口；外换热器(2)的排气口连接第二套烟气处理装置，第二套烟气处理装置的排放口为低温烟气排放口。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的废旧锂电池回收处理系统，其特征在于：热解炉(3)的裂解废气出气口与干法回转炉烧成(6)之间的连接管道配设有保温套。
5.如权利要求2或3所述的废旧锂电池回收处理系统，其特征在于：水泥生产环保装置(8)的高温烟气排放口设置有分流装置，分流装置的其中一条支管连接外换热器(2)的进气口，并且该条支管在高温烟气排放口处配设有流量调节装置。
6.废旧锂电池回收处理方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的废旧锂电池回收处理系统，生产时，同时运行废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，热解炉(3)的裂解废气进入干法回转炉烧成(6)中作为其燃料气使用。
7.废旧锂电池回收处理方法，其特征在于：采用如权利要求2或3所述的废旧锂电池回收处理系统，生产时，同时运行废旧锂电池回收处理装置和水泥生产装置，热解炉(3)的裂解废气进入干法回转炉烧成(6)中作为其燃料气使用；干法回转炉烧成(6)产生的废气经水泥生产环保装置(8)的高温烟气排放口结合连接管道进入热解装置的外换热器(2)，作为热解炉(3)的热源。
8.如权利要求6或7所述的废旧锂电池回收处理方法，其特征在于：热解炉(3)的裂解废气出气口与干法回转炉烧成(6)之间的连接管道配设有保温套。
9.如权利要求6或7所述的废旧锂电池回收处理方法，其特征在于：水泥生产环保装置(8)的高温烟气排放口设置有分流装置，分流装置的其中一条支管连接外换热器(2)的进气口，并且并且该条支管在高温烟气排放口处配设有流量调节装置，通过流量调节装置控制高温烟气进入该条支管的风量，进而控制高温烟气进入外换热器(2)进气口的温度在400℃～1000℃。
10.如权利要求9所述的废旧锂电池回收处理方法，其特征在于：控制高温烟气进入外换热器(2)进气口的温度在500℃～650℃。
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