CN111939679A - 一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统及方法，所述系统包括依次连接的用于除尘的过滤器I、用于吸附氟化物的烟气净化反应器、用于收集载氟氧化铝的过滤器II、用于降低烟气温度的降温装置、用于裂解VOCs的UV光解装置以及活性炭处理箱；所述方法包括将废旧锂电池回收处理工艺中产生的氟化物、VOCs、颗粒粉尘等多重污染因子的烟气依次通过柔性膜粉尘过滤器I、净化反应器、柔性膜粉尘过滤器II、换热器或急冷塔、UV光解装置以及活性炭处理箱处理后实现烟气达标排放。本发明净化后的烟气能实现达标排放；本发明所产生的载氟氧化铝，可作为电解铝生产用的原料，能减少氟盐消耗，不会产生二次污染及其他废水和废渣。

Description

一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统及方法
技术领域
本发明涉及报废锂电池回收处理技术领域，具体涉及一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统及方法。
背景技术
随着新能源汽车产业的快速发展，我国已成为世界第一大新能源汽车产销国，动力蓄电池产销量也逐年攀升，动力蓄电池回收利用迫在眉睫。中国是全球最大的锂离子电池生产大国，锂离子电池行业已成为国家重点支持的高新技术产业之一，而锂离子电池行业的废品及其生产废料的处理已成为锂离子电池行业清洁生产急需解决的难题。废旧锂离子电池属于典型的固体废弃物，其资源化利用不仅可以解决废旧锂离子电池引发的环境问题，而且可以缓解我国战略金属资源紧缺局面、促进我国电池行业可持续发展。
报废锂电池有价金属的回收预处理工序破碎和碳化焙烧过程中产生的废气成分较为复杂，包含了氟化物、VOCs、颗粒粉尘等多重污染因子，且具有浓度高、风量低的特点，导致废气处理难度大，处理工艺复杂等问题，目前废旧锂电池回收处理工艺中废气治理技术主要为活性炭吸附、冷凝法、吸收法、生物法、UV光氧催化法、催化燃烧法、蓄热式燃烧法、热力氧化法等，其中活性炭吸附对于低浓度、大风量的废气治理效果较好，但容易残留造成二次污染；吸收法对于部分非水溶性有机物废气反应剧烈，可能存在安全隐患；生物法的处理普遍性较差，且产生的大量有毒物质仍需定时妥善处理；UV光氧催化法对于高浓度VOCs废气治理效果较好，但对于颗粒物质等组分作用不大；催化燃烧法投资较高，且因预处理产生的废气中含氟化物，易导致催化剂中毒；蓄热式燃烧法适用中低浓度污染因子含量的废气，高浓度时需要补充大量的空气稀释，将造成占地面积大、投资额高等问题；热力氧化法适用于高浓度污染因子含量的废气，但存在能耗高、易爆炸等风险。
因此，针对废旧锂电池回收处理工艺中产生的氟化物、VOCs、颗粒粉尘等多重污染因子的烟气，有必要提供一种节能、安全、无二次污染且废气净化率高的废旧锂电池回收处理工艺中烟气净化处理的方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种锂电池回收处理工艺中烟气干法吸附净化系统，旨在解决现有湿法技术中存在的净化率低、流程复杂、处理成本高、设备防腐投入大、各种洗液造成的废水、废渣及二次污染问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统，包括依次连接的用于除尘的过滤器I、用于吸附氟化物的烟气净化反应器、用于收集载氟氧化铝的过滤器II、用于降低烟气温度的降温装置、用于裂解VOCs的UV光解装置以及活性炭处理箱。
进一步的，所述降温装置为换热器或急冷塔。
进一步的，所述UV光解装置以及活性炭处理箱之间安装有排风机。
进一步的，过滤器为粉尘过滤器，进一步的，过滤器为柔性膜粉尘过滤器。
优选的，为降低入口烟气温度，在柔性膜粉尘过滤器I之前设置有换热器或强制冷却装置。
所述烟气净化反应器中装有氧化铝，利用氧化铝的吸附特性吸附烟气中的氟化物后，同时氧化铝和氟化物发生反应生成载氟氧化铝。
进一步的，所述氧化铝为砂状氧化铝或粉状氧化铝,优选砂状氧化铝的吸附净化效果最佳。
进一步的，所述砂状氧化铝含α-氧化铝或γ-氧化铝，优选γ-氧化铝占比50-100％，吸附净化效果最佳。
本发明的另一个目的在于提供一种锂电池回收处理工艺中烟气干法吸附净化方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案为：
一种锂电池回收处理工艺中烟气干法吸附净化方法，包括以下步骤：
S1:将锂电池回收处理工艺中产生的烟气通过柔性膜粉尘过滤器I；
进一步的，所述炭化炉产生的烟气的温度为300-600℃。
进一步的柔性膜粉尘过滤器I烟气入口的烟气温度控制在450℃以下。优选入口烟气温度120-160℃之间。
S2:将上述步骤处理过的烟气通入净化反应器，使烟气与反应器中的氧化铝充分接触、吸附；并发生如下化学反应，Al2O3+6HF→2AlF3+3H2O；保持烟气流速在8-25m/s之间，使部分氧化铝呈沸腾状态，以提高烟气的净化效率，将出口烟气中氟化物含量控制在＜6mg/m3以下。
烟气净化反应器主要作用是吸附烟气中的氟化物，部分氟化物与氧化铝反应生成氟化铝，使烟气中的氟化物得以去除。
S3:将上述步骤处理过的烟气引入柔性膜粉尘过滤器II，将烟气中悬浮的氧化铝或氟化铝颗粒物收集并循环使用；除尘后的烟气粉尘含量＜10mg/m3。
S4:将上述步骤处理过的烟气通过换热器或急冷塔冷却至70℃以下。
S5:将上述步骤处理过的烟气通过UV光解装置，促使烟气中的有机物质发生裂解，再通过裂解产生的臭氧将其氧化成简单、无害、稳定的物质，如H2O和CO2等。
S6:将上述步骤产生的烟气通入活性炭处理箱，通过活性炭处理箱吸附处理后烟气，除去烟气中的有机废气分子，如二噁英等，达到符合排放标准的净化气体，经排风机进行高空排放。
本发明的有益效果：
1.本发明柔性膜粉尘过滤器能有效治理烟气中的粉尘颗粒；烟气净化反应器主要吸附烟气中的氟化物；柔性膜粉尘过滤器主要收集烟气中的氧化铝和氟化铝颗粒；换热器主要是为了降低烟气温度至70℃以下；UV光解装置能有效治理烟气中的VOCs；活性炭处理箱用于吸附有机废气分子，消除异味。
2.本发明所述方法针对性强、净化效果好，净化后的烟气氟化物含量在1-4mg/m3以下，二噁英及非甲烷总烃均能实现达标排放；本发明所产生的载氟氧化铝，可作为电解铝生产用的原料，能减少氟盐消耗，不会产生二次污染及其他废水和废渣。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明所述干法净化处理系统流程示意图。
图2是本发明所述设有排风机的干法净化处理系统流程示意图。
图3是本发明所述设有换热器或强制冷却装置的干法净化处理系统流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统，包括依次连接的用于除尘的过滤器I、用于吸附氟化物的烟气净化反应器、用于收集载氟氧化铝的过滤器II、用于降低烟气温度的降温装置、用于裂解VOCs的UV光解装置以及活性炭处理箱。
过滤器收集仓中的粉尘主要成分为镍、钴、锰等有价金属粉尘，收集后用于提取有价金属。
进一步的，所述降温装置为换热器或急冷塔。
所述烟气净化反应器中装有氧化铝。
进一步的，过滤器为粉尘过滤器，进一步的，过滤器为柔性膜粉尘过滤器。
柔性膜粉尘过滤器I实现烟气中粉尘与烟气的分离，由于采用柔性膜过滤技术，烟气中的粉尘含量＜10mg/m3。
参照图2，优选的，所述UV光解装置以及活性炭处理箱之间安装有排风机，所述排风机有利于将UV光解装置处理过的烟气排到活性炭处理箱中。
参照图3，优选的，为降低入口烟气温度，在过滤器I之前设置有换热器或强制冷却装置。
进一步的,所述氧化铝为砂状氧化铝或粉状氧化铝,优选砂状氧化铝的吸附净化效果最佳。
进一步的,所述砂状氧化铝含α-氧化铝或γ-氧化铝，优选γ-氧化铝占比50-100％,吸附净化效果最佳。
废旧锂电池回收处理工艺中产生的氟化物、VOCs、颗粒粉尘等多重污染因子的烟气在依次通过柔性膜粉尘过滤器I、烟气净化反应器、柔性膜粉尘过滤器II、换热器、UV光解装置、排风机和活性炭处理箱后能实现烟气达标排放。
本发明所采用烟气干法净化处理系统具有维护简单、能耗小的特点；本发明烟气净化所用吸附剂是生产电解铝的原料——氧化铝，利用氧化铝的吸附特性吸附氟化物后，反应生成载氟氧化铝，再添加到电解槽中，从而降低电解铝生产过程中的氟盐消耗，变废为宝。
实施例2：
将废旧锂电池回收处理工艺中产生的氟化物、VOCs、颗粒粉尘等多重污染因子的烟气温度控制在380-400℃之间，通入柔性膜粉尘过滤器I，除尘后的烟气粉尘含量5-8mg/m3。
将上述处理过的烟气通入净化反应器，保持烟气流速在15-18m/s之间，γ-氧化铝75％，使部分氧化铝呈沸腾状态；此状态下，可将出口烟气中氟化物含量控制在1.5-2.5mg/m3。
将上述处理过的烟气引入柔性膜粉尘过滤器II，将烟气中悬浮的氧化铝或氟化铝颗粒物收集并循环使用；除尘后的烟气粉尘含量3-6mg/m3。
将上述处理过的烟气通过换热器或急冷塔冷却至45-50℃。
将上述上述处理过的烟气通过UV光解装置，将烟气中的有机物质裂解，再通过裂解产生的臭氧将其氧化成H2O和CO2等。
将上述步骤产生的烟气通入活性炭处理箱，经吸附净化后的烟气非甲烷总烃为4-6mg/m3，二噁英0.01-0.02TEQng/m3，符合排放标准，进行高空排放。
实施例3：
将废旧锂电池回收处理工艺中产生的氟化物、VOCs、颗粒粉尘等多重污染因子的烟气温度通过换热器或急冷塔冷却至135-145℃之间，之后通入柔性膜粉尘过滤器I，除尘后的烟气粉尘含量5-8mg/m3。
将上述处理过的烟气通入净化反应器，保持烟气流速在12-15m/s之间，γ-氧化铝50％，使部分氧化铝呈沸腾状态。此状态下，可将出口烟气中氟化物含量控制在2.0-2.8mg/m3。
将上述处理过的烟气引入柔性膜粉尘过滤器II，将烟气中悬浮的氧化铝或氟化铝颗粒物收集并循环使用；除尘后的烟气粉尘含量3-6mg/m3。
将上述处理过的烟气通过换热器或急冷塔冷却至45-50℃。
将上述处理过的烟气通过UV光解装置，将烟气中的有机物质裂解，再通过裂解产生的臭氧将其氧化成H2O和CO2等。
将上述处理过的烟气通入活性炭处理箱，经吸附净化后的烟气非甲烷总烃为4-6mg/m3，二噁英0.01-0.02TEQng/m3，符合排放标准，进行高空排放。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种锂电池回收处理工艺中烟气干法净化处理系统，其特征在于，包括依次连接的用于除尘的过滤器I、用于吸附氟化物的烟气净化反应器、用于收集载氟氧化铝的过滤器II、用于降低烟气温度的降温装置、用于裂解VOCs的UV光解装置以及活性炭处理箱。
2.根据权利要求1所述处理系统，其特征在于，所述降温装置为换热器或急冷塔。
3.根据权利要求2所述处理系统，其特征在于，所述UV光解装置以及活性炭处理箱之间安装有排风机。
4.根据权利要求1所述处理系统，其特征在于，所述过滤器I和过滤器II为柔性膜粉尘过滤器。
5.根据权利要求1所述处理系统，其特征在于，在柔性膜粉尘过滤器I之前设置有换热器或强制冷却装置。
6.根据权利要求1所述处理系统，其特征在于，烟气净化反应器中装有氧化铝，所述氧化铝为砂状氧化铝或粉状氧化铝。
7.根据权利要求6所述处理系统，其特征在于，所述砂状氧化铝含α-氧化铝。
8.根据权利要求1所述处理系统，其特征在于，所述砂状氧化铝含γ-氧化铝，γ-氧化铝占比50-100％。
9.一种锂电池回收处理工艺中烟气干法吸附净化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将锂电池回收处理工艺中产生的烟气通过柔性膜粉尘过滤器I；
S2:将上述步骤处理过的烟气通入净化反应器，使烟气与反应器中的氧化铝充分接触、吸附；
S3:将上述步骤处理过的烟气引入柔性膜粉尘过滤器II，将烟气中悬浮的氧化铝或氟化铝颗粒物收集并循环使用；
S4:将上述步骤处理过的烟气通过换热器或急冷塔；
S5:将上述步骤处理过的烟气通过UV光解装置，促使烟气中的有机物质发生裂解；
S6:将上述步骤产生的烟气通入活性炭处理箱，除去烟气中的有机废气分子。
10.根据权利要求9所述处理方法，其特征在于，所述柔性膜粉尘过滤器I烟气入口的烟气温度控制在450℃以下。
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