CN111333089A - 一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳酸锂回收技术领域，尤其是一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，包括罐体，支撑块上固定连接有第一过滤网，罐体的一侧底端通过导管连通有冷冻机构，第一箱体的内部底端开设有第一放置室，第一箱体的内部底端开设有第二放置室，第一箱体内开设有蒸发室，第一放置室内固定连接有推拉机构，第二放置室内固定连接有加热机构，蒸发室内转动连接有网孔板，第一箱体上固定连接有密封塞机构，第二箱体的内部上端连接有清洗机构，第二箱体的一侧底端插设有盛料机构。本发明还提供了一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的制备方法。本发明通过两次的去杂质处理，使得得到的碳酸锂晶体杂质含量少，碳酸锂晶体的纯度高。

Description

一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法

技术领域

本发明涉及碳酸锂回收技术领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法。

背景技术

磷酸铁锂电池由于具有寿命长、充放电倍率大、安全性好、高温性好、元素无害、成本低的特点，是新能源电动汽车电池的首选,碳酸锂是锂的基础性化合物，有多种工业用途，广泛应用于陶瓷、玻璃、原子能、航空航天、军事工业和制冷、焊接、锂合金、锂电池、受控核聚变反应堆、医药等领域,碳酸锂作为一种锂的基础原材料，可转化成其它多种锂化合物。

随着国际国内新能源汽车行业的日益发展，磷酸铁锂电池的需求将高速增长，而废旧磷酸铁锂电池的回收利用也成为一个重要问题,现有的电池级碳酸锂沉锂母液中含有大量的杂质，最后制备出的碳酸锂固体含有大量的杂质，造成碳酸锂纯度低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在碳酸锂固体含有大量的杂质，造成碳酸锂纯度低的缺点，而提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，包括罐体，所述罐体的上端固定连接有上盖，所述罐体的一侧上端连通有进料斗，所述上盖的上端连通有注液口，所述上盖的上端固定连接有搅拌机构，所述搅拌机构贯穿所述上盖，所述罐体内固定连接有支撑块，所述支撑块上固定连接有第一过滤网，所述罐体的一侧底端通过导管连通有冷冻机构，所述冷冻机构的一侧固定连接有支撑板，所述支撑板的上端固定连接有泵机，所述泵机的进口连通所述冷冻机构，所述泵机的出口通过连接管连通有第一箱体，所述第一箱体的上端固定连接有第一密封板，所述第一箱体的内部底端开设有第一放置室，所述第一箱体的内部底端开设有第二放置室，所述第一箱体上固定连接有第二密封板，所述第二密封板密封所述第一放置室与所述第二放置室，所述第一箱体内开设有蒸发室，所述连接管连通所述蒸发室，所述第一放置室内固定连接有推拉机构，所述第二放置室内固定连接有加热机构，所述蒸发室内转动连接有网孔板，所述推拉机构转动连接所述网孔板，所述第一箱体的一侧连通有导料斗，所述第一箱体上固定连接有密封塞机构，所述密封塞机构插接密封所述导料斗，所述导料斗的一端连通有第二箱体，所述第二箱体的内部上端连接有清洗机构，所述清洗机构通过导管连通外部供水系统，所述第二箱体的一侧连通有第三密封板，所述第二箱体的一侧底端插设有盛料机构，所述第二箱体的一侧底端连通有排水管。

优选的，所述搅拌机构包括电机，所述电机固定在所述上盖上，所述电机的底端固定连接有转轴，所述转轴的底端贯穿所述上盖，所述转轴的底端固定连接有连接套，所述连接套的底端固定连接有搅拌叶。

优选的，所述冷冻机构包括冷冻箱，所述冷冻箱连通所述罐体，所述冷冻箱的一侧连通有制冷器，所述冷冻箱的上端固定转动连接有转动板，所述冷冻箱内放置有第二过滤网。

优选的，所述转动板的下表面固定连接有保温层，所述转动板的上端固定连接有手柄。

优选的，所述推拉机构包括第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆固定在所述第一放置室，所述第二电动伸缩杆的上端固定连接有活动杆，所述活动杆的上端转动连接所述网孔板。

优选的，所述加热机构包括固定架，所述固定架固定在所述第二放置室内，所述固定架上固定连接有若干个发热管，所述发热管相互串联。

优选的，所述密封塞机构包括固定板，所述固定板固定连接所述第一箱体，所述固定板的下表面固定连接有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的伸缩端固定连接有活塞板，所述活塞板插接所述导料斗。

优选的，所述清洗机构包括喷头，所述喷头通过固定座固定在所述第二箱体上，所述喷头的进口连通有导水管，所述导水管的进口连通外部供水系统。

优选的，所述盛料机构包括抽屉，所述抽屉插接所述第二箱体，所述抽屉的两侧均开设有若干个通孔。

本发明还提供了一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将电池母液导入罐体中，加入碳酸钙试剂搅拌，过滤后，将滤液导入冷冻机构；

S2：冷冻机构内的冷冻温度为-2～6℃，冷冻保温时间15min，冷冻结束后液固分离，将滤液导入第一箱体进行蒸发过滤，蒸发结晶后，将晶体导入第二箱体；

S3：第二箱体内的清洗机构喷洒热水对碳酸锂晶体进行清洗，得到洁净的碳酸锂晶体。

本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法，有益效果在于：

通过加入试剂搅拌后对液体进行过滤，去除液体中的杂质沉淀，经过冷却结晶后，进一步对液体中的杂质进行清除，通过蒸发结晶后得到碳酸锂晶体，热水对碳酸锂晶体清洗后，得到碳酸锂晶体，经过两次的去杂质处理，使得得到的碳酸锂晶体杂质含量少，碳酸锂晶体的纯度高。

附图说明

图1为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法的结构示意图；

图2为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中罐体的内部结构示意图；

图3为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中搅拌机构的结构示意图；

图4为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中冷冻机构的剖视结构示意图；

图5为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中第一箱体的内部结构示意图；

图6为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中第一电动伸缩杆与活塞板的连接结构示意图；

图7为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中第二箱体的结构示意图；

图8为本发明提出的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备及其方法中清洗机构的结构示意图。

图中：罐体1、上盖2、进料斗3、搅拌机构4、注液口5、支撑块6、第一过滤网7、冷冻机构8、支撑板9、泵机10、连接管11、第一箱体12、第一密封板13、第一放置室14、第二放置室15、第二密封板16、蒸发室17、网孔板18、导料斗19、固定板20、第一电动伸缩杆21、活塞板22、第二电动伸缩杆23、活动杆24、固定架25、发热管26、第二箱体27、导水管28、喷头29、第三密封板30、抽屉31、通孔32、排水管33、电机41、转轴42、连接套43、搅拌叶44、冷冻箱81、制冷器82、转动板83、手柄84、第二过滤网85、保温层86。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-8，一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，包括罐体1，罐体1的上端固定连接有上盖2，罐体1的一侧上端连通有进料斗3，进料斗3的作用是将电池原液导入罐体1内部，上盖2的上端连通有注液口5，注液口5的作用是加入碳酸钙试剂，上盖2的上端固定连接有搅拌机构，搅拌机构的作用是加快电池原液与碳酸钙试剂之间的反应，搅拌机构贯穿上盖2，罐体1内固定连接有支撑块6，支撑块6的作用是支撑第一过滤网7，支撑块6上固定连接有第一过滤网7，第一过滤网7的作用是过滤反应过程中产生的沉淀。

罐体1的一侧底端通过导管连通有冷冻机构8，冷冻机构8的作用是对过滤后的原液进行冷冻结晶处理，冷冻机构8的一侧固定连接有支撑板9，支撑板9的作用是固定泵机10，支撑板9的上端固定连接有泵机10，泵机10的作用是将冷冻机构8内的液体抽入至第一箱体12内，泵机10的进口连通冷冻机构8。

泵机10的出口通过连接管11连通有第一箱体12，第一箱体12的上端固定连接有第一密封板13，第一密封板13的作用是便于对第一箱体12内零件进行维修，第一箱体12的内部底端开设有第一放置室14，第一箱体12的内部底端开设有第二放置室15，第一箱体12上固定连接有第二密封板16，第二密封板16密封第一放置室14与第二放置室15，第一箱体12内开设有蒸发室17，连接管11连通蒸发室17，蒸发室17的作用是对液体进行蒸发结晶。

第一放置室14内固定连接有推拉机构，推拉机构的作用是推动网孔板18转动，将晶体送出第一箱体12，第二放置室15内固定连接有加热机构，加热机构的作用是通电启动后提升蒸发室17内的温度，蒸发室17内转动连接有网孔板18，网孔板18的作用是过滤出结晶体，推拉机构转动连接网孔板18，第一箱体12的一侧连通有导料斗19，第一箱体12上固定连接有密封塞机构，密封塞机构的作用是控制导料斗19的导通，密封塞机构插接密封导料斗19。

导料斗19的一端连通有第二箱体27，第二箱体27的内部上端连接有清洗机构，清洗机构的作用是对晶体进行清洗，清洗机构通过导管连通外部供水系统，第二箱体27的一侧连通有第三密封板30，第二箱体27的一侧底端插设有盛料机构，盛料机构的作用是盛装晶体，第二箱体27的一侧底端连通有排水管33，排水管33的作用是排放清洗过程中产生的污水。

工作原理：电池母液进入罐体1后，将入碳酸钙试剂，启动搅拌机构4对母液进行搅拌，杂质沉淀产生后，通过第一过滤网7进行过滤，将滤液导入冷冻机构8，经冷冻机构8冷冻结晶后，将滤液导入蒸发室17内，加热机构启动，提升蒸发室17内部的温度，使得碳酸锂蒸发结晶，通过推拉机构推动网孔板18转动，碳酸锂蒸发结晶从导料斗19进入到第二箱体27内的盛料机构内，开启清洗机构对碳酸锂蒸发结晶进行冲洗，得到洁净的碳酸锂蒸发结晶。

本发明还提供了一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将电池母液导入罐体中，加入碳酸钙试剂搅拌，过滤后，将滤液导入冷冻机构；

S2：冷冻机构内的冷冻温度为-2～6℃，冷冻保温时间15min，冷冻结束后液固分离，将滤液导入第一箱体进行蒸发过滤，蒸发结晶后，将晶体导入第二箱体；

S3：第二箱体内的清洗机构喷洒热水对碳酸锂晶体进行清洗，得到洁净的碳酸锂晶体。

实施例2

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于搅拌机构包括电机41，电机41固定在上盖2上，电机41的底端固定连接有转轴42，转轴42的底端贯穿上盖2，转轴42的底端固定连接有连接套43，连接套43的底端固定连接有搅拌叶44，电机41通电启动后带动转轴42转动，转轴42带动搅拌叶44转动，对罐体1内部的原液进行搅拌，加快沉淀的产生，提高了碳酸锂生产的速度。

实施例3

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于冷冻机构8包括冷冻箱81，冷冻箱81连通罐体1，冷冻箱81的一侧连通有制冷器82，制冷器82的作用是降低冷冻箱81内部的温度，使得杂质结晶析出，冷冻箱81的上端固定转动连接有转动板83，转动板83的作用是便于对冷冻箱81内部进行清洗，冷冻箱81内放置有第二过滤网85，第二过滤网85的作用是清理杂质晶体，转动板83的下表面固定连接有保温层86，保温层86的作用是减缓冷气的流失，转动板83的上端固定连接有手柄84，手柄84的作用是便于打开转动板83。

实施例4

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于推拉机构包括第二电动伸缩杆23，第二电动伸缩杆23的作用是带动活动杆24上下移动，第二电动伸缩杆23固定在第一放置室14，第二电动伸缩杆23的上端固定连接有活动杆24，活动杆24的作用是推动网孔板18，活动杆24的上端转动连接网孔板18。

实施例5

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于加热机构包括固定架25，固定架25的作用是固定发热管26，固定架25固定在第二放置室15内，固定架25上固定连接有若干个发热管26，发热管26的作用是通电启动后加热空气，提升蒸发室17内部的温度，发热管26相互串联。

实施例6

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于密封塞机构包括固定板20，固定板20的作用是固定第一电动伸缩杆21，固定板20固定连接第一箱体12，固定板20的下表面固定连接有第一电动伸缩杆21，第一电动伸缩杆21的作用是带动活塞板22运动，第一电动伸缩杆21的伸缩端固定连接有活塞板22，活塞板22的作用是控制导料斗19的导通，活塞板22插接导料斗19。

实施例7

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于清洗机构包括喷头29，喷头29的作用是喷洒热水洗涤结晶，喷头29通过固定座固定在第二箱体27上，喷头29的进口连通有导水管28，导水管28的作用是将外部热水导入至喷头29中，导水管28的进口连通外部供水系统。

实施例8

参照图1-8，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于盛料机构包括抽屉31，抽屉31的作用是盛装碳酸锂晶体，抽屉31插接第二箱体27，抽屉31的两侧均开设有若干个通孔32，通孔32的作用是排放清洗产生的污水。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，包括罐体(1)，所述罐体(1)的上端固定连接有上盖(2)，所述罐体(1)的一侧上端连通有进料斗(3)，其特征在于，所述上盖(2)的上端连通有注液口(5)，所述上盖(2)的上端固定连接有搅拌机构，所述搅拌机构贯穿所述上盖(2)，所述罐体(1)内固定连接有支撑块(6)，所述支撑块(6)上固定连接有第一过滤网(7)，所述罐体(1)的一侧底端通过导管连通有冷冻机构(8)，所述冷冻机构(8)的一侧固定连接有支撑板(9)，所述支撑板(9)的上端固定连接有泵机(10)，所述泵机(10)的进口连通所述冷冻机构(8)，所述泵机(10)的出口通过连接管(11)连通有第一箱体(12)，所述第一箱体(12)的上端固定连接有第一密封板(13)，所述第一箱体(12)的内部底端开设有第一放置室(14)，所述第一箱体(12)的内部底端开设有第二放置室(15)，所述第一箱体(12)上固定连接有第二密封板(16)，所述第二密封板(16)密封所述第一放置室(14)与所述第二放置室(15)，所述第一箱体(12)内开设有蒸发室(17)，所述连接管(11)连通所述蒸发室(17)，所述第一放置室(14)内固定连接有推拉机构，所述第二放置室(15)内固定连接有加热机构，所述蒸发室(17)内转动连接有网孔板(18)，所述推拉机构转动连接所述网孔板(18)，所述第一箱体(12)的一侧连通有导料斗(19)，所述第一箱体(12)上固定连接有密封塞机构，所述密封塞机构插接密封所述导料斗(19)，所述导料斗(19)的一端连通有第二箱体(27)，所述第二箱体(27)的内部上端连接有清洗机构，所述清洗机构通过导管连通外部供水系统，所述第二箱体(27)的一侧连通有第三密封板(30)，所述第二箱体(27)的一侧底端插设有盛料机构，所述第二箱体(27)的一侧底端连通有排水管(33)。

2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述搅拌机构包括电机(41)，所述电机(41)固定在所述上盖(2)上，所述电机(41)的底端固定连接有转轴(42)，所述转轴(42)的底端贯穿所述上盖(2)，所述转轴(42)的底端固定连接有连接套(43)，所述连接套(43)的底端固定连接有搅拌叶(44)。

3.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述冷冻机构(8)包括冷冻箱(81)，所述冷冻箱(81)连通所述罐体(1)，所述冷冻箱(81)的一侧连通有制冷器(82)，所述冷冻箱(81)的上端固定转动连接有转动板(83)，所述冷冻箱(81)内放置有第二过滤网(85)。

4.根据权利要求3所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述转动板(83)的下表面固定连接有保温层(86)，所述转动板(83)的上端固定连接有手柄(84)。

5.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述推拉机构包括第二电动伸缩杆(23)，所述第二电动伸缩杆(23)固定在所述第一放置室(14)，所述第二电动伸缩杆(23)的上端固定连接有活动杆(24)，所述活动杆(24)的上端转动连接所述网孔板(18)。

6.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述加热机构包括固定架(25)，所述固定架(25)固定在所述第二放置室(15)内，所述固定架(25)上固定连接有若干个发热管(26)，所述发热管(26)相互串联。

7.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述密封塞机构包括固定板(20)，所述固定板(20)固定连接所述第一箱体(12)，所述固定板(20)的下表面固定连接有第一电动伸缩杆(21)，所述第一电动伸缩杆(21)的伸缩端固定连接有活塞板(22)，所述活塞板(22)插接所述导料斗(19)。

8.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述清洗机构包括喷头(29)，所述喷头(29)通过固定座固定在所述第二箱体(27)上，所述喷头(29)的进口连通有导水管(28)，所述导水管(28)的进口连通外部供水系统。

9.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的成套设备，其特征在于，所述盛料机构包括抽屉(31)，所述抽屉(31)插接所述第二箱体(27)，所述抽屉(31)的两侧均开设有若干个通孔(32)。

10.根据权利要求1-9之一所述的一种废旧磷酸铁锂电池回收碳酸锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将电池母液导入罐体中，加入碳酸钙试剂搅拌，过滤后，将滤液导入冷冻机构；

S2：冷冻机构内的冷冻温度为-2～6℃，冷冻保温时间15min，冷冻结束后液固分离，将滤液导入第一箱体进行蒸发过滤，蒸发结晶后，将晶体导入第二箱体；

S3：第二箱体内的清洗机构喷洒热水对碳酸锂晶体进行清洗，得到洁净的碳酸锂晶体。

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