CN111389540A - 一种带电锂离子电池预处理的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废旧电池破碎领域，提供了一种带电锂离子电池预处理的装置及方法，其中装置包括给料器、抽气单向阀、保护气单向阀、破碎机、回转炉、控制所述回转炉运动的传动装置、出料装置、旋风除尘器、用于处理回转炉所产生的烟气的二燃室和烟气冷却装置，破碎机的进料口与给料器连接，该进料口上设置保护气单向阀，破碎机的出料口与回转炉的进料斗连接，抽气单向阀设置于破碎机的破碎腔内，且抽气单向阀通过管道连通回转炉内部，出料装置的一端与回转炉连接，出料装置的另一端与旋风除尘器、二燃室、烟气冷却装置依次连接。本发明可以直接省去预处理步骤中的放电环节，减少了放电过程中资源的浪费，也避免了带电电池破碎后的火灾风险。
Description
技术领域
本发明涉及废旧电池破碎领域，具体涉及一种带电锂离子电池预处理的装置及方法。
背景技术
锂离子电池常应用于手机、笔记本电脑、摄像机、照相机、音频制品、电动工具电源及电动汽车电源等领域，随着锂离子电池技术不断发展应用，将产生大量废弃锂离子电池。由于锂离子电池的电解液气味重、挥发快，危害生产操作人员健康以及环境污染大，回收与处理废旧锂离子电池尤为重要。
废旧锂离子电池的回收与处理，目的是分离提取其中有价值金属再利用，缓解钴、镍、铜等资源紧缺，减轻环境污染。废旧锂离子电池中有价金属的回收主要分为电池预处理和有价金属的回收纯化过程。电池预处理过程包括深度放电、破碎和物理分选，电池预处理是有价金属材料高效回收的前提，深度放电目前采用的方法主要是浸泡法，即利用导电盐或电子导电剂的导电作用，使电池短路放电，但该方法存在放电过程周期长，放电池占地面积大，浸泡过程中腐蚀铁外壳，影响电池芯结构等问题。破碎过程往往要将充分放电后的电池破碎，如果带电电池直接破碎，由于Li+未从正极材料脱嵌，依然带有活性，经破碎后，正负极材料接触释放大量热量，容易引燃隔膜或挥发在空气中的电解质而导致火灾，带电电池破碎的火灾安全问题一直是废旧锂离子电池回收行业所面临的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种带电锂离子电池预处理的装置及方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明第一方面提供了一种带电锂离子电池预处理的装置，所述装置包括给料器、抽气单向阀、保护气单向阀、破碎机、回转炉、控制所述回转炉运动的传动装置、出料装置、旋风除尘器、用于处理回转炉所产生的烟气的二燃室和烟气冷却装置，所述破碎机的进料口与所述给料器连接，该进料口上设置所述保护气单向阀，所述破碎机的出料口与所述回转炉的进料斗连接，所述抽气单向阀设置于所述破碎机的破碎腔内，且所述抽气单向阀通过管道连通所述回转炉内部，所述出料装置的一端与所述回转炉连接，所述出料装置的另一端与旋风除尘器、二燃室、烟气冷却装置依次连接。
其中，所述给料器包括给料器电机和进料仓。
其中，所述破碎机包括位于所述破碎腔内的破碎刀片以及用于提供破碎动力的主机电机和排料机电机，所述破碎刀片的两侧设置摩擦齿板，所述破碎刀片的下方设置筛网。
作为优选的实施方式，所述破碎机的破碎刀片由7字型刀头斧与锤头刀交替排列组成。
其中，所述回转炉底部设有托轮装置，从而使得所述回转炉的进料的一头高于出料的一头。
进一步地，二燃室的顶部设置有应急排放口。
进一步地，所述装置还包括与所述回转炉内部连通的第一鼓风机。
进一步地，所述装置还包括与烟气冷却装置连接的第二鼓风机。
作为一种实施方式，所述第一鼓风机的鼓吹气体为空气，风量为300m3/h。作为一种实施方式，所述第二鼓风机的鼓吹气体为空气，风量为300m3/h。
通过在回转炉的炉尾、炉头设置鼓风机，能够促使炉内空气流通。
在一种能够实现的方式中，所述破碎机的出料口与所述回转炉的进料斗通过圆柱形钢管连接。通过钢管对出料口、进料斗进行连接，能够提高二者连接的气密性。
进一步地，所述装置还包括用于监测所述回转炉内部温度的热电偶测温件，通过热电偶测温件的设置，能够实时监测回转炉内部的温度。
本发明第二方面提供了一种带电锂离子电池预处理的方法，所述方法基于如上所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤S1进行原料准备，收集废旧带电锂离子电池；
步骤S2启动带电锂离子电池预处理的装置，控制给料器的进料速度为1t/h，将所述废旧带电锂离子电池通过给料器投入破碎机；
步骤S3通过保护气单向阀向所述破碎机的破碎腔内充入氮气，开启抽气单向阀以将破碎腔内的氮气引导至所述回转炉内；
步骤S4待所述破碎机运动0.5-1h，打开所述出料装置的出料口。
本发明的有益效果为：由于回转炉的自转，破碎后的电池材料在回转炉中是均匀分布的，给予破碎后电池材料充分混合、充分放热的空间，避免带电电池破碎后的火灾风险；省略电池放电流程，节省空间与成本，实现了带电锂离子电池直接破碎，同时避免了放电过程中资源的浪费和危险的发生。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的一种带电锂离子电池预处理的装置的结构示意图；
图2是本发明一个示例性实施例的一种带电锂离子电池预处理的方法的流程示意图。
附图标记：
进料仓1、给料器2、给料器电机3、7字型刀头斧4、锤头刀5、主机电机6、抽气单向阀7、排料机电机8、保护气单向阀9、摩擦齿板10、筛网11、出料口12、进料斗13、第一鼓风机14、托轮装置15、回转炉16、传动装置17、热电偶测温件18、出料装置19、旋风除尘器20、二燃室21、应急排放口22、烟气冷却装置23、第二鼓风机24。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明第一方面实施例提供一种带电锂离子电池预处理的装置，所述装置包括给料器2、抽气单向阀7、保护气单向阀9、破碎机、回转炉16、控制所述回转炉16运动的传动装置17、出料装置19、旋风除尘器20、用于处理回转炉16所产生的烟气的二燃室21和烟气冷却装置23，所述破碎机的进料口与所述给料器2连接，该进料口上设置所述保护气单向阀9，所述破碎机的出料口12与所述回转炉16的进料斗13连接，所述抽气单向阀7设置于所述破碎机的破碎腔内，且所述抽气单向阀7通过管道连通所述回转炉16内部，所述出料装置19的一端与所述回转炉16连接，所述出料装置19的另一端与旋风除尘器20、二燃室21、烟气冷却装置23依次连接。
其中，所述给料器2包括给料器电机3和进料仓1。
其中，所述破碎机包括位于所述破碎腔内的破碎刀片以及用于提供破碎动力的主机电机6和排料机电机8，所述破碎刀片的两侧设置摩擦齿板10，所述破碎刀片的下方设置筛网11。
作为优选的实施方式，所述破碎机的破碎刀片由7字型刀头斧4与锤头刀5交替排列组成。
其中，所述回转炉16底部设有托轮装置15，从而使得所述回转炉16的进料的一头高于出料的一头。
进一步地，二燃室21的顶部设置有应急排放口22。
进一步地，所述装置还包括与所述回转炉16内部连通的第一鼓风机14。
进一步地，所述装置还包括与烟气冷却装置23连接的第二鼓风机24。
作为一种实施方式，所述第一鼓风机14的鼓吹气体为空气，风量为300m3/h。作为一种实施方式，所述第二鼓风机24的鼓吹气体为空气，风量为300m3/h。
通过在回转炉16的炉尾、炉头设置鼓风机，能够促使炉内空气流通。
在一种能够实现的方式中，所述破碎机的出料口12与所述回转炉16的进料斗13通过圆柱形钢管连接。通过钢管对出料口12、进料斗13进行连接，能够提高二者连接的气密性。
进一步地，所述装置还包括用于监测所述回转炉16内部温度的热电偶测温件18，通过热电偶测温件18的设置，能够实时监测回转炉16内部的温度。
如图2所示，本发明第二方面实施例提供了一种带电锂离子电池预处理的方法，所述方法基于如上所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤S1进行原料准备，收集废旧带电锂离子电池。
步骤S2启动带电锂离子电池预处理的装置，控制给料器2的进料速度为1t/h，将所述废旧带电锂离子电池通过给料器2投入破碎机。通过控制给料器2的进料速度，能够使得废旧带电锂离子电池被匀速地投入破碎机。
步骤S2通过保护气单向阀9向所述破碎机的破碎腔内充入氮气，开启抽气单向阀7以将破碎腔内的氮气引导至所述回转炉16内。通过充入氮气，能够保证废旧带电锂离子电池在氮气气氛下被破碎。电极材料与挥发的电解液气体一同被送入回转炉16中后，跟随回转炉16的匀速转动，在回转炉16中充分混合与接触，并向炉头方向传动。在传动过程中，由于电极材料相互接触会释放热量，使炉内温度升高，使部分塑料隔膜和有机物质与氧气发生氧化反应，回转炉16的烟气经旋风除尘器20和二燃室21处理后排入环境。
步骤S3待所述破碎机运动0.5-1h，打开所述出料装置19的出料口。
本发明经破碎机破碎的均匀带电电池材料，在回转炉内充分混合并放热，接着对电池材料进行物理分选。本发明可以直接省去预处理步骤中的放电环节，减少了放电过程中资源的浪费，避免了放电过程中危险的产生，也避免了带电电池破碎后的火灾风险，同时在回转炉放热过程中可以去除部分塑料隔膜与有机物质，为后续物理分选提供便利，具有良好的应用前景。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述装置包括给料器(2)、抽气单向阀(7)、保护气单向阀(9)、破碎机、回转炉(16)、控制所述回转炉(16)运动的传动装置(17)、出料装置(19)、旋风除尘器(20)、用于处理回转炉(16)所产生的烟气的二燃室(21)和烟气冷却装置(23)，所述破碎机的进料口与所述给料器(2)连接，该进料口上设置所述保护气单向阀(9)，所述破碎机的出料口(12)与所述回转炉(16)的进料斗(13)连接，所述抽气单向阀(7)设置于所述破碎机的破碎腔内，且所述抽气单向阀(7)通过管道连通所述回转炉(16)内部，所述出料装置(19)的一端与所述回转炉(16)连接，所述出料装置(19)的另一端与旋风除尘器(20)、二燃室(21)、烟气冷却装置(23)依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述破碎机的破碎刀片由7字型刀头斧(4)与锤头刀(5)交替排列组成。
3.根据权利要求1所述的一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述装置还包括与所述回转炉(16)内部连通的第一鼓风机(14)。
4.根据权利要求3所述的一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述装置还包括与烟气冷却装置(23)连接的第二鼓风机(24)。
5.根据权利要求4所述的一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述第一鼓风机(14)和/或第二鼓风机(24)的鼓吹气体为空气，风量为300m3/h。
6.根据权利要求1所述的一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述破碎机的出料口(12)与所述回转炉(16)的进料斗(13)通过圆柱形钢管连接。
7.根据权利要求1所述的一种带电锂离子电池预处理的装置，其特征是，所述装置还包括用于监测所述回转炉(16)内部温度的热电偶测温件(18)。
8.一种带电锂离子电池预处理的方法，其特征是，所述方法基于如权利要求1-7任一项所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤S1进行原料准备，收集废旧带电锂离子电池；
步骤S2启动带电锂离子电池预处理的装置，控制给料器(2)的进料速度为1t/h，将所述废旧带电锂离子电池通过给料器(2)投入破碎机；
步骤S3通过保护气单向阀(9)向所述破碎机的破碎腔内充入氮气，开启抽气单向阀(7)以将破碎腔内的氮气引导至所述回转炉(16)内；
步骤S4待所述破碎机运动0.5-1h，打开所述出料装置(19)的出料口。
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