CN111085334B - 一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备 - Google Patents
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Abstract
一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备，涉及废旧锂电池拆解工艺，主要包括以下步骤：S1、将放电后的废旧锂离子电池整体破碎，弱磁选除去铁杂；S2、除铁后物料通过双仓水力跳汰设备，实现正负极片上的集流体和正负极粉的分离回收隔膜纸和正负极粉；S3、通过选矿用跳汰机实现大颗粒铜铝分离，通过离心选矿机实现细粒铜铝分离；跳汰设备包括前仓和后仓，前仓设有一前仓筛网；前仓筛网上方设有S型卡板，物料成S型前进；本发明选别方法避免了干式分选过程产生的粉尘污染，和机械夹杂导致副产品不合格等常规机械法处理难以避免的问题。整套流程设计结构简单，空间占地小，对高度要求低，减少电力消耗，可以带来更高的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于废旧锂电池拆解工艺领域，尤其涉及一种重选法回收废旧动 力电池的方法及跳汰设备。
背景技术
现阶段对于废旧电池的拆解分选回收大概分为两种方法：干式分选和湿 式分选。干法分选是将物料干式破碎—筛分—气流分选得到各组分物质，此 种方法处理量比较大，气流力代替水作为介质实现分选，达到了节水的目的。 但也存在许多弊端，首先是气流分选的效果差异性很大，不能实现细小片状 铝箔与正负极粉的分离；干式振动筛的筛分效果差强人意，往往分选出的铝粒铜粒夹杂很多正负极粉，正负极粉里面夹杂很多铝粉；而且物料经常堵塞 筛网，需要经常停机检修，对生产效率造成影响；设备运转过程中由于设备 密封性很难做到100％的密封度，细小的碳粉颗粒会造成粉尘污染，对员工 健康影响极大；整套设备需要提供额外的真空动力，才能保证粉料在管道内 的移动，因此需要消耗非常多的电力，真空泵的运行还需要配备一套冷却系 统。总体来看虽然干式分选减少了是水的消耗，但是从分选效果、工作效率、 工作环境、节能环保角度看并不是最优的方案。湿式分选现阶段工艺还不够完善，部分采用破碎—水利旋流—棒磨—筛分—摇床的选别流程，此方法流 程对壳体、极片、隔膜的分离还需进一步优化，生产效率还需进一步提高。 因此贵司对湿法分选进行了进一步探索，运用选矿的重选选别原理，提出一 种新型的废旧动力电池分选方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备，以 解决干式振筛过程产生的粉尘污染；铝粒铜粒中的机械夹杂正负极粉导致副 产品不合格的技术问题。
为实现上述目的，本发明的一种重选法回收废旧动力电池的方法的具体 技术方案如下：
一种重选法回收废旧动力电池的方法，主要包括以下步骤：
S1、将放电后的废旧锂离子电池整体破碎，弱磁选除去铁杂，弱磁磁选 只对磁性较强的铁外壳进行选别，磁性较弱的镍导电条进入后端，分离出的 铁杂含铁90％，含镍≤0.2％；
S2、除铁后物料通过双仓水力跳汰设备，实现正负极片上的集流体和正 负极粉的分离，并回收隔膜纸和正负极粉；
S3、通过选矿用跳汰机实现大颗粒铜铝分离，通过离心选矿机实现细粒 铜铝分离。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S1 步骤具体如下：将放电后的废旧锂离子电池整体破碎成粒径5-10mm的颗粒， 破碎后的物料通过弱磁性滚筒磁选设备，磁场强度1500GS，将强磁性铁杂 单独除去。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S2 步骤具体如下：除铁后物料通过水力跳汰设备，物料移动中粒径小于筛网孔 径的部分进入筛下，在竖直水流脉动力下上下波动，在水流力冲击下和物料 相互摩擦下，正负极片上的铝箔和正负极粉得到分离。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S2 步骤中，除铁后物料通过水力跳汰设备时，从前仓左端上方竖直给料，在水 平水流力下物料向后移动，物料成S型前进，保证有充足时间筛选。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S2 步骤中，水力跳汰设备参数为冲程20-50mm，冲次80-150次/min，给料量8-12t/h。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S2 步骤中，水力跳汰设备参数为冲程20mm，冲次120次/min，给料量10t/h。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S2 步骤中筛网的孔径为1.0-1.5mm，物料移动中粒径小于1.0-1.5mm的部分进 入筛下。
在本发明中，优选的，一种重选法回收废旧动力电池的方法，所述S3 步骤具体如下：
S3-1、由于正极材料、铝箔、铜箔的比重大会在前舱底部沉积，沉积物 料经过筛网过滤掉正极材料，筛上细粒铜箔铝箔经过离心机选别，达到铜铝 分离的目的；
S3-2、负极碳粉比重较轻，在水流冲力及竖直脉动力作用下漂浮在水中 和水面上的塑料隔膜一起向前移动进入后仓，碳粉、大颗粒的铜箔、铝箔、 铝制外壳等物料会在后仓底部进行沉积，沉积物经过滤网过滤掉碳粉，筛上 大颗粒物料经过常规型跳汰选矿机进行分选，分选出铜铝两种金属。
S3-3、轻质塑料隔膜在上部随水流溢流排除，过细筛收集，隔膜纸经水 力冲洗后几乎不含镍钴锰锂金属夹带，各金属含量均少于0.1％，相比涡流 选别分离出的隔膜纸洁净度大大提升，常规涡流分选出的隔膜纸扔含 0.5-1.5％的不同金属夹杂，本发明正负极粉含铜≤0.2％，含铝≤0.15％，实现 了与铜、铝的有效分离；铜粒含钴镍锰均少于0.2％，铝粒含钴镍锰均≤0.5％。
一种跳汰设备，跳汰设备分前后两个仓，前仓设有前仓筛网，前仓筛网 上方设有S型卡板，物料成S型前进，保证有充足时间筛选。
在本发明中，优选的，跳汰设备分前后两个仓，前仓在3/4高度处设有 一孔径1.5mm的前仓筛网。
在本发明中，优选的，所述S型卡板为阻流作用，限制流速过快，物料 直接进入后仓跳汰室，所述S型卡板为两个单侧固定的铁板，第一个所述铁 板固定在左侧壁，并距离右侧壁留有一段距离，第二个所述铁板固定在右侧壁，并距离左侧壁留有一段距离，两个所述铁板形成一条S型通道，上方物 料会在其中受阻，在S弯内增加行进距离，延长停留时间。
在本发明中，优选的，第一个所述铁板固定在左侧壁，并距离右侧壁留 有20cm空间，第二个所述铁板固定在右侧壁，并距离左侧壁留有20cm空 间。
在本发明中，优选的，所述铁板长20-50cm，宽10-20cm，厚1.0-1.5cm 在本发明中，优选的，所述铁板长40cm，宽15cm，厚1.5cm。
本发明的一种重选法回收废旧动力电池的方法具有以下优点：整套流程 设计结构简单，空间占地小，对高度要求低，工作环境好不会造成噪声、粉 尘危害；分离出来的各个组分都可以单独回收且纯净度高，提升副产品价值， 减少电力消耗，可以带来更高的经济价值。
本发明选别方法避免了干式分选过程产生的粉尘污染，和机械夹杂导致 副产品不合格等常规机械法处理难以避免的问题。整套流程设计结构简单， 空间占地小，对高度要求低，减少电力消耗，可以带来更高的经济价值。
本发明对隔膜、壳体、碳粉、正极粉、集流体做到了分别回收；无需其 他辅助动力设备，水体可作循环用水，节能环保。
附图说明
图1为本发明的一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备的整个 选别流程的工艺流程图；
图2为本发明的一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备中的双 仓跳汰设备结构示意图；
图3为本发明的一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备中离心 机的结构示意图；
图中标记说明：1、动力流水；2、进料口；3、S型卡板；4、前仓料出 口；5、脉动向上水流；6、后仓物料出口；7、隔膜纸出口；8、选别物料进 口；9、物料出口。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明 一种重选法回收废旧动力电池的方法及跳汰设备做进一步详细的描述。
实施例1：
本发明旨在提供一种新的废旧电池处理流程，侧重于提供更好的工作环 境和更细致的分选效果，主要包括以下步骤：
将放电后的废旧锂离子电池整体破碎成粒径5mm的颗粒，破碎后的物 料通过弱磁性滚筒磁选设备(弱磁性滚筒：赣州金环磁选设备公，SGTF干 式粉矿永磁磁选机GTF-612)，磁场强度1500GS，将强磁性铁杂单独除去。
除铁后物料从进料口2进入水力跳汰设备(水力跳汰设备：石城县浩鑫 矿山机械制造厂，JT42A双室隔膜跳汰)，参数为冲程20mm，冲次120次 /min，给料量10t/h，跳汰设备分前后两个仓，前仓在3/4高度处设有一孔径 1.5mm的筛网；从前仓左端上方竖直给料，在动力水流1水平水流力(水量 10t/h)下物料向后移动，前仓筛网上方设有S型卡板3，物料成S型前进， 保证有充足时间筛选，物料移动中粒径小于1.5mm的部分进入筛下，在脉动 向上水流5，20t/h，下上下波动，在水流力冲击下和物料相互摩擦下，正负 极片上的铝箔和正负极粉得到分离。
由于正极材料、铝箔、铜箔的比重大会在前舱底部沉积，沉积物料经过 0.8mm筛网过滤掉正极材料，将从前仓料出口4排出；筛上细粒铜箔铝箔经 过离心机(离心选矿机：赣州金环磁选设备公司，SL型离心选矿机SLon-800) 选别，达到铜铝分离的目的；负极碳粉比重较轻，在动力流水1及脉动向上 水流5力作用下漂浮在水中，和水面上的塑料隔膜一起向前移动进入后仓， 碳粉、大颗粒的铜箔、铝箔、铝制外壳等物料会在后仓底部进行沉积，沉积物经过0.8mm滤网过滤掉碳粉，从后仓物料出口6排出；筛上大颗粒物料经 过常规型跳汰选矿机(常规型跳汰选矿机：石城县浩鑫矿山机械制造厂，隔 膜跳汰机)进行分选，分选出铜铝两种金属；轻质塑料隔膜在上部随水流溢流排除，过细筛收集。
经过磁选-跳汰-筛分-离心整套分选流程后铜粒、铝粒中含钴、镍均小于 0.1％，正极粉中铁、铝、铜含量均小于0.2％，为下一步湿法浸出或者材料 修复提供坚实基础。
实施例2：
将放电后的废旧锂离子电池整体破碎成粒径10mm的颗粒，破碎后的物 料通过弱磁性滚筒磁选设备，磁场强度1500GS，将强磁性铁杂单独除去。
除铁后物料从进料口2进入水力跳汰设备(水力跳汰设备：石城县浩鑫 矿山机械制造厂，JT42A双室隔膜跳汰)，参数为冲程30mm，冲次60次/min， 给料量10t/h，跳汰设备分前后两个仓，前仓在3/4高度处设有一孔径1.5mm 的筛网；从前仓左端上方竖直给料，在动力水流1水平水流力(水量10t/h) 下物料向后移动，前仓筛网上方设有S型卡板3，物料成S型前进，保证有 充足时间筛选，物料移动中粒径小于1.5mm的部分进入筛下，在脉动向上水流5，20t/h，下上下波动，在水流力冲击下和物料相互摩擦下，正负极片上 的铝箔和正负极粉得到分离。
由于正极材料、铝箔、铜箔的比重大会在前舱底部沉积，沉积物料经过 0.8mm筛网过滤掉正极材料，从前仓料出口4排出；筛上细粒铜箔铝箔经过 离心机选别，达到铜铝分离的目的；负极碳粉比重较轻，在动力流水1及脉 动向上水流5力作用下漂浮在水中，和水面上的塑料隔膜一起向前移动进入 后仓，后仓增加10t/h的筛下补水，增加冲程30mm，冲次60次/min跳汰力， 碳粉、大颗粒的铜箔、铝箔、铝制外壳等物料会在后仓底部进行分层，并通过各级出口分别排出；轻质塑料隔膜在上部随水流溢流排除，过细筛收集。
经过磁选-跳汰-筛分-离心整套分选流程后铜粒、铝粒中含钴、镍均小于 0.5％，正极粉中铁、铝、铜含量均小于0.2％，为下一步湿法浸出或者材料 修复提供坚实基础。
图3为离心选矿机，是实现细粒级物料比重分选的一种常见选矿设备， 此处用来实现细粒级铜铝的分离，图3为常用离心机的主要部分的剖面图， 为高速旋转的转鼓筒体，重物料在离心力作用下吸附在筒内壁，轻物料在水流冲击力的作用下甩出筒体实现物质分离。
同处理量本发明所用设备总功率≤50kw，常规风力系统单真空负压泵功 率≥50kw，总系统功率100-200kw之间，因此大大减少了电力消耗。
本发明可实现4T/h的处理量。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉 的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行 各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例 进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范 围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (5)
1.一种重选法回收废旧动力电池的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
S1、将放电后的废旧锂离子电池整体破碎，弱磁选除去铁杂；
S2、除铁后物料通过双仓水力跳汰设备，双仓水力跳汰设备包括前仓和后仓，前仓设有第一筛网，第一筛网上方设有S型卡板（3），物料成S型前进；物料移动中粒径小于第一筛网孔径的部分进入筛下，在竖直水流脉动力下上下波动，在水流力冲击下和物料相互摩擦下，正负极片上的铝箔、铜箔、正极粉和负极碳粉得到分离；
S3、所述S2中的正极粉、铝箔、铜箔在前仓底部沉积，前仓底部沉积物经过第二筛网过滤掉正极粉，筛上细粒铜箔、铝箔经过离心机选别，达到铜铝分离的目的；
负极碳粉在水流冲力及竖直脉动力作用下漂浮在水中，和水面上的塑料隔膜一起向前移动进入后仓，负极碳粉、铜箔、铝箔、铝制外壳在后仓底部进行沉积，后仓底部的沉积物经过第三滤网过滤掉负极碳粉，筛上大颗粒物料经过跳汰选矿机进行分选，分选出铜铝两种金属；
塑料隔膜在上部随水流溢流排除，过细筛收集。
2.根据权利要求1所述的重选法回收废旧动力电池的方法，其特征在于，所述S1步骤具体如下：将放电后的废旧锂离子电池整体破碎成粒径5-10mm的颗粒，破碎后的物料通过弱磁性滚筒磁选设备，磁场强度1500GS，将强磁性铁杂单独除去。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的重选法回收废旧动力电池的方法，其特征在于，所述S2步骤中，除铁后物料通过双仓水力跳汰设备时，从前仓左端上方竖直给料，在水平水流力下物料向后移动，物料成S型前进，保证有充足时间筛选。
4.根据权利要求3所述的重选法回收废旧动力电池的方法，其特征在于，所述S2步骤中，双仓水力跳汰设备参数为冲程20-50mm，冲次80-150次/min，给料量8-12t/h。
5.根据权利要求1所述的重选法回收废旧动力电池的方法，其特征在于，所述S2步骤中第一筛网的孔径为1.0-1.5mm，物料移动中粒径小于1.0-1.5mm的部分进入筛下。
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