CN111841232A - 一种废锂电池多段炉热解尾气的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及尾气处理技术领域内一种废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，将废锂电池热解排放的尾气通过输送管路收集传输，输送管路的出气端依次经过旋风分离器，烟气冷却器和布袋除尘器，对尾气分别进行初级固气分离，冷却和细化固气分离并分别收集分离的固相微粒；再将尾气依次经过一级洗涤塔、二级洗涤塔和三级洗涤塔分别进行脱氟、和除雾处理；最后将尾气送入蓄热燃烧炉进行有机气体焚烧，燃烧过程中释放的热量被蓄热炉的蓄热体吸收，用于新输送气体的加热，同时，向蓄热燃烧炉排出的尾气管道中分段依次喷射生石灰粉末和活性炭粉末，以截留尾气中的氟化物、硫化物和二噁英，蓄热燃烧炉排出气体经吸附后通过布袋除尘器除尘后进行无污化排放。

Description

一种废锂电池多段炉热解尾气的净化方法
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，特别涉及一种用于热解废锂电池多段炉排放尾气的热解净化方法。
背景技术
由于锂电池电解液和粘结剂焚烧后的复杂性及强腐蚀性，现有技术中物理拆解过程中产生的尾气通常只进行简单的酸性气体吸收，不能完全达到标准；或通过焙烧产生的组合废气中大部分碳转化成二氧化碳，需要进行二次燃烧再进行一系列废气处理，该种方式需要在过量氧气环境下进行焚烧处理，处理成本高而且其他膨胀率增加，对于焚烧后的废气处理设备成本增加。
针对锂电池在热解处理过程中产生的废气，除含量一氧化碳、二氧化碳，硫化物，氟化物等大量有害气体，还含有大量不同粒径的颗粒和粉尘等固相微粒，其中也含有锂电池中三元电极材料的微粒，如不加以回收将造成有用资源的浪费，并且废气的氟化物和硫化物气体排放对环境也有造成一定程度的污染和资源浪费。
发明内容
本发明针对多段炉热解废锂电池后的尾气排放存在的污染和资料浪费问题，提供一种废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，实现热解尾气中有用资源的转化回收和污染气体的转化排气。
本发明的目的是这样实现的，一种废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，将废锂电池破碎后通过多段炉热解，热解排放的尾气通过输送管路收集传输，其特征在于，所述输送管路的出气端依次经过旋风分离器，烟气冷却器和布袋除尘器，对尾气分别进行初级固气分离，冷却和细化固气分离并分别收集分离的固相微粒；再将尾气经过一级洗涤塔、二级洗涤塔和三级洗涤塔分别进行脱氟、脱硫和除雾处理；最后将尾气经除雾器后送入蓄热燃烧炉进行有机气体焚烧，燃烧过程中释放的热量被蓄热炉的蓄热体吸收，用于新输送气体的加热，同时，向蓄热燃烧炉排出的尾气管道中分段依次喷射生石灰粉末和活性炭粉末，以截留燃烧尾气中的氟化物、硫化物和二噁英，所述蓄热燃烧炉排出气体经吸附后通过布袋除尘器除尘后进行无污化排放。
本发明的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，热解尾气首先通过旋风分离器，分离出颗粒较大的三元电极材料，实现有用材料的回收和尾气中大颗粒物和粉尘的分离，再经冷却降温后通过布袋除尘器进行细小固相颗粒的分离，通过前述初级尾气处理，实现热解尾气中固相颗粒物的分离和冷却；再将固相分离后的尾气通过三级洗涤塔反复洗涤进行脱氟、脱硫和除雾处理，并收集洗涤塔底部沉淀池中的氟化物沉淀，同时中和尾气中的酸性气体，最后将三级洗涤后的尾气通过蓄热焚烧炉进行一氧化碳、甲烷等有机气体的充分燃烧转化为二氧化碳和水，同时将燃烧释放的热量储存于炉体自身的蓄热体，用于新进气体的加热，实现蓄热焚烧炉燃烧热量的循环自供给利用。因此，本发明的废锂电池多段炉热解尾气通过上述净化处理过程，实现有用成份的回收利用和污染气体的集中燃烧后除尘排放。
进一步的，尾气经旋风分离器分离并收集尾气中所含的大颗粒正极三元材料和负极石墨粉料，经烟气冷却器冷却后尾气的排出温度低于200℃；冷却后的尾气经布袋除尘器分离细小的微粒和粉尘。
为便于尾气的脱氟、脱硫处理，所述一级洗涤塔和二级洗涤塔中分别喷淋适当浓度和流速的洗脱剂，所述洗脱剂为碱性液体，用于尾气脱氟处理，所述三级洗涤塔用于清水洗涤除雾。
为便于洗脱彻底并准确控制洗脱剂的用量，所述一级洗绦塔中，喷淋洗脱剂的浓度和流量按尾气进流量所需的理论洗脱量的1.2～1.5倍配置，所述二级洗绦塔中喷淋洗脱剂的浓度和流量按一级洗绦后尾气中残余待洗脱成分所需的理论洗脱量的1.5-2倍配置洗脱剂的浓度和喷淋流量。
进一步地，所述一级洗绦塔、二级洗绦塔和三级洗绦塔的前级出气端与下级进气端依次串联连接，使尾气依次经过一级洗绦、二级洗绦和三级洗绦，各级洗绦中，喷淋洗脱剂的喷淋流量相同而喷淋浓度根据各级需要而不同。
进一步的，所述碱性液体通过碱液制备机现场制备后输送给洗涤塔喷淋使用，所述碱液的浓度通过固态碱性粉末和水的用量比例调节，所述固态碱性粉末包括氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙粉末。
为便于氟化物的收集回用，所述一级洗涤塔和二级洗涤塔底部用于收集洗涤液的废水沉淀池内投加有氯化钙或氧化钙粉末用于生成氟化钙沉淀，所述沉淀池内设有用于循环过滤池内液体的过滤网，所述过滤网用于过滤收集沉淀的氟化钙，过滤后的沉淀池中的废水用于循环喷淋使用。
进一步的，上述沉淀池中设置的过滤收集装置中使用的过滤网的孔径为0.5-3μm。
进一步的，所述三级洗涤塔的出气管路上设有丝网除雾器。
进一步的，蓄热燃烧炉内，尾气停留时间为2-3秒，炉内设定温度为850～900℃。
附图说明
图1为本发明的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，将废锂电池破碎后通过多段炉热解以去除水分、电解液、粘结剂、隔膜等有机无机成分，最后从多段炉底部排出热解物料，热解排放的尾气含有大量一氧化碳，二氧化碳，硫化物和氟化物等有害气体和电极粉料等有害或污染成分，不适于直接排放，需要通过输送管路收集后进行尾气净化处理。
本实施例中的尾气净化处理时，将输送管路的出气端依次经过旋风分离器，烟气冷却器和布袋除尘器，对尾气分别进行初级固气分离，冷却和细化固气分离并分别收集分离的固相微粒；再将尾气依次经过一级洗涤塔、二级洗涤塔和三级洗涤塔分别进行脱氟、脱硫和除雾处理，其中前级先绦塔的出气端和下级洗涤塔的进气端依次首尾串联连接。 三级洗绦后的尾气经丝网除雾器除雾后送入蓄热燃烧炉进行有机气体焚烧，燃烧过程中释放的热量被蓄热炉的蓄热体吸收，用于新输送气体的加热，同时，向蓄热燃烧炉排出的尾气管道中分段依次喷射生石灰粉末和活性炭粉末，以截留燃烧尾气中的氟化物、硫化物和二噁英，蓄热燃烧炉排出气体经吸附后通过布袋除尘器除尘后进行无污化排放。
首先，尾气经旋风分离器分离后从底部排出大颗粒的粉尘颗粒，其中含有大量的电池三元电极材料和石墨粉等粉料，可进一步与热解后的多段炉固体物料进行三元电极材料的回收和分选处理，实现有用资源的回收利用；经旋风分离后的尾气的温度仍能达到300℃-400℃，甚至更高，此高温尾气通过烟气冷却器间接冷却后，温度降至200℃以下，然后再将尾气经布袋除尘器进一步分离出尾气中更细小的粉尘微粒，实现进一步的尾气净化，至此实现热解排放尾气的初步物理净化和冷却。
经上述初净化和冷却后的尾气分别通过一级洗涤塔和二级洗涤塔进行脱氟和脱硫洗绦，洗绦中根据尾气中氟化物和硫化物的含量分别喷淋适当浓度和流速的碱性洗脱剂，用于尾气脱氟脱硫处理，首先在一级洗绦塔中通过喷淋碱性洗脱剂来吸附尾气中的氟化物和硫化物，洗脱剂的喷淋量需根据尾气中氟化物和硫化物含量结合向洗绦塔中输送尾气的流量而确定，一级喷淋按一级洗绦塔的尾气进气量和尾气中待洗脱的氟化物和硫化物的含量，计算洗脱剂的理论用量，并按理论用量的1.2-1.5倍配置喷淋液浓度和喷淋流量，二级洗绦塔中喷淋液的浓度和用量按一级洗绦后尾气中残余的氟化物和硫化物的量再次计算喷淋液的理论用量，并按理论用量的1.5-2倍配置喷淋液的喷淋浓度和流量，对于同批次的尾气净化工艺中，只需净化开始初期进行理论核算，即可进行一个连续开机净化过程中各级喷淋工艺参数的实施，并且定期定时监测调整两级喷淋参数；三级洗涤塔中用于清水洗涤的清水喷淋流量按二级洗涤中的喷淋流量的0.8-1.5倍进行喷淋。一级和级洗绦中所用的碱液洗脱剂通过碱液制备机，将固态碱性粉末与水按一定的比例混合现场制备而成，其中碱性粉末可以选用氧化钠、氢氧化钠或碳酸钠等，碱性液体现场制备后输送给洗涤塔喷淋使用，在二级洗绦中喷淋之前再次通过混水阀进行一定比例的稀释后再进行二级喷淋使用；在三级洗绦塔中，直接同流量喷淋的清水或循环使用洗绦后沉淀池中的水。
经过上述三级洗绦，尾气中的氟化物和硫化物的洗脱量达到99.99%以上，其中，一级洗绦后的洗脱率达到98%以上，二级洗绦后洗脱率达99.96%以上。
上述洗绦后的喷淋液经洗绦吸附后的液体收集于洗绦塔底部的沉淀池中，为便于收集回用吸附液中的氟化物，上述一级洗涤塔和二级洗涤塔底部用于收集洗涤液的废水沉淀池内投加有氯化钙或氧化钙粉末，该粉末与吸附液中溶解的氟化物反应生成氟化钙沉淀，所述沉淀池内设有用于循环过滤池内液体的过滤网，该过滤网的孔径为0.5-3μm，该过滤网可过滤收集沉淀的氟化钙，收集后的氯化钙可用于锂电池生产制备中循环再利用，过滤后的沉淀池中的循环水可供给碱液制备机用于制备碱液洗脱剂或直接用于下级洗绦喷淋使用。
经洗脱除雾后的尾气依然含有大量一氧化碳、甲烷可燃的在机气体，输送入蓄热焚烧炉内进行机气体焚烧，输送尾气时根据蓄热焚烧炉的容量和处理量，将蓄热焚烧炉设定温度在850℃以上，尾气停留时间为2秒以上，尾在燃烧前需要吸热升温，燃烧后释放的热量被炉内蓄热体吸收储存，用于预热后续新进的尾气，从而实现炉体启动后，自供热循环。焚烧后的尾气大部分转化为二氧化碳和水，同时也含有少量的氟化物、硫化物和二噁英，因此在蓄热燃烧炉排出的尾气管道中按照尾气流量喷射一定量的生石灰粉末和活性炭粉末。一般喷射量大约为100-200 mg/Nm3最后将尾气通布袋除尘器除尘后进行无污化排放。
本实施例的上述废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，热解尾气首先通过旋风分离器，分离出颗粒较大的三元正极极材料和负极石墨粉料，实现有用材料的回收和尾气中大颗粒物和粉尘的分离，再经冷却降温后通过布袋除尘器进行细小固相颗粒的分离，通过前述初级尾气处理，实现热解尾气中固相颗粒物的分离和冷却；再将固相分离后的尾气通过三级洗涤塔反复洗涤进行脱氟、脱硫和除雾处理，并收集洗涤塔底部沉淀池中的氟化物沉淀，同时中和尾气中的酸性气体，最后将三级洗涤后的尾气通过蓄热焚烧炉进行一氧化碳、甲烷等有机气体的充分燃烧转化为二氧化碳和水，同时将燃烧释放的热量储存于炉体自身的蓄热体，用于新进气体的加热，实现蓄热焚烧炉燃烧热量的循环自供给利用。因此，本发明的废锂电池多段炉热解尾气通过上述净化处理过程，实现有用成份的回收利用和污染气体的集中燃烧后除尘排放。

Claims (10)

1.一种废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，将废锂电池破碎后通过多段炉热解，热解排放的尾气通过输送管路收集传输，其特征在于，所述输送管路的出气端依次经过旋风分离器，烟气冷却器和布袋除尘器，对尾气分别进行初级固气分离，冷却和细化固气分离并分别收集分离的固相微粒；再将尾气依次经过一级洗涤塔、二级洗涤塔和三级洗涤塔进行脱氟、脱硫和除雾处理；最后将尾气经除雾器后送入蓄热燃烧炉进行有机气体焚烧，燃烧过程中释放的热量被蓄热炉的蓄热体吸收，用于新输送气体的加热，同时，向蓄热燃烧炉排出的尾气管道中分段依次喷射生石灰粉末和活性炭粉末，以截留燃烧尾气中的氟化物、硫化物和二噁英，所述蓄热燃烧炉排出气体经吸附后通过布袋除尘器除尘后进行无污化排放。
2.根据权利要求1所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，尾气经旋风分离器分离并收集尾气中所含的大颗粒正极三元材料和负极石墨粉料，经烟气冷却器冷却后尾气的排出温度低于200℃；冷却后的尾气经布袋除尘器分离细小的微粒和粉尘。
3.根据权利要求1所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述一级洗涤塔和二级洗涤塔中分别喷淋适当浓度和流量的洗脱剂，所述洗脱剂为碱性液体，用于尾气脱氟处理，所述三级洗涤塔用于清水洗涤除雾。
4.根据权利要求3所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述一级洗绦塔中，喷淋洗脱剂的浓度和流量按尾气进流量所需的理论洗脱量的1.2～1.5倍配置，所述二级洗绦塔中喷淋洗脱剂的浓度和流量按一级洗绦后尾气中残余待洗脱成分所需的理论洗脱量的1.5-2倍配置洗脱剂的浓度和喷淋流量。
5.根据权利要求4所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述一级洗绦塔、二级洗绦塔和三级洗绦塔的前级出气端与下级进气端依次串联连接，使尾气依次经过一级洗绦、二级洗绦和三级洗绦，各级洗绦中，喷淋洗脱剂的喷淋流量相同而喷淋浓度根据各级需要而不同。
6.根据权利要求3所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述碱性液体通过碱液制备机现场制备后输送给洗涤塔喷淋使用，所述碱液的浓度通过固态碱性粉末和水的用量比例调节，所述固态碱性粉末包括氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙粉末。
7.根据权利要求3所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述一级洗涤塔和二级洗涤塔底部用于收集洗涤液的废水沉淀池内投加有氯化钙或氧化钙粉末用于生成氟化钙沉淀，所述沉淀池内设有用于循环过滤池内液体的过滤网，所述过滤网用于过滤收集沉淀的氟化钙，过滤后的沉淀池中的废水用于循环喷淋使用。
8.根据权利要求4所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述过滤收集装置中使用的过滤网的孔径为0.5-3μm。
9.根据权利要求4所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，所述三级洗涤塔的出气管路上设有丝网除雾器。
10.根据权利要求4所述的废锂电池多段炉热解尾气的净化方法，其特征在于，蓄热燃烧炉内，尾气停留时间为2-3秒，炉内设定的反应温度为850～900℃。
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