CN113481369A - 氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，包括台架、旋转泵酸筒、输送管，台架安装有支撑架和驱动装置；旋转泵酸筒，铰接于支撑架上，驱动装置用于驱动旋转泵酸筒转动；输送管安装于台架上且穿过旋转泵酸筒，输送管内设有用于推料的螺杆；输送管包括位于旋转泵酸筒内的浇灌段，浇灌段的上部设有浇灌口，浇灌段的底部设有漏酸孔，旋转泵酸筒内壁安装有至少一个泵酸片。本发明采用螺杆与输送管的配合，有效阻隔外部大气和旋转泵酸筒内空气连通，进而避免空气相互导通导致旋转泵酸筒内氢气的体积浓度发生变化、防止氢气向外溢出和便于控制氢气的体积浓度。
Description
技术领域
本发明涉及新能源材料行业回收利用的技术领域，尤其涉及一种氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽。
背景技术
伴随环保需求的不断提供，需要对大量的退役废旧电池进行回收和利用，废电池中含有很多重要稀有金属元素，目前对锂、镍、钴、锰等的回收率可达99％以上，对动力电池进行回收不仅有利于对资源的循环利用，还能缓解原材料的供应问题并降低成本。同时废电池含有六氟磷酸锂等高毒性物质和挥发物，如果这些废旧电池处理不当，将会对生态环境造成不良影响。同时，如果废旧电池在拆解过程中操作不当，会引发燃爆和触电的事故，另外也存在着腐蚀等安全隐患。
电池回收过程中为了得到纯净的电池粉，需要对旧电池废料粉采用浸出的工艺，浸出工艺是采用酸洗方法对电池粉提纯除铝的过程，反应过程会产生大量的氢气，氢气的爆炸极限是4.0％～75.6％(体积浓度)，如果氢气在空气中的体积浓度在4.0％～75.6％之间时，遇火源就会爆炸，而当氢气浓度小于4.0％或大于75.6％时，即使遇到火源，也不会爆炸。
目前的电池粉浸出设备中，在投料和取料的过程中，反应区内部空间会和大气导通。外部空气与密封场内的氢气的体积混合，导致反应所生成的氢气的体积浓度容易处于氢气的爆炸极限范围内，遇到着火源就会发生爆炸，造成巨大的财产损失甚至导致人员伤亡。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种反应区与投料和取料区一直处于氢气爆炸极限之外的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽。
根据本发明的第一方面实施例的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，包括台架、旋转泵酸筒、输送管，台架安装有支撑架和驱动装置；旋转泵酸筒，铰接于所述支撑架上，所述驱动装置用于驱动所述旋转泵酸筒转动；输送管，安装于所述台架上且穿过所述旋转泵酸筒，所述输送管内设有用于推料的螺杆；所述输送管包括位于所述旋转泵酸筒内的浇灌段，所述浇灌段的上部设有浇灌口，所述浇灌段的底部设有漏酸孔，所述旋转泵酸筒内壁安装有至少一个泵酸片，所述驱动装置驱动所述旋转泵酸筒转动以使所述泵酸片卷起酸液且将酸液浇灌至所述浇灌段内。
根据本发明实施例的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，至少具有如下技术效果：采用螺杆输送和泵酸片的浇灌，进而提高废旧电池粉反应的充分程度；以及螺杆与输送管的配合，有效阻隔外部大气和旋转泵酸筒内空气连通，进而避免空气相互导通导致旋转泵酸筒内氢气的体积浓度发生变化、防止氢气向外溢出和便于控制氢气的体积浓度。
根据本发明的一些实施例，所述旋转泵酸筒取一第一横截面，在所述第一横截面上，所述泵酸片为弧形，所述泵酸片的凹陷部朝向所述旋转泵酸筒外。
根据本发明的一些实施例，所述浇灌段取一第二横截面，在所述第二横截面上，所述浇灌口两端之间的夹角定义为α，α＜180°。
根据本发明的一些实施例，还包括气体存储装置，所述气体存储装置包括真空泵、存储器，所述真空泵的出气端与所述存储器连接，所述真空泵的抽气端与所述旋转泵酸筒的内部连通。
根据本发明的一些实施例，还包括控制装置，所述旋转泵酸筒内安装有氢气气体探测器，所述控制装置分别与所述氢气气体探测器、所述真空泵和所述驱动装置电性连接。
根据本发明的一些实施例，所述输送管的一端为开口，其另一端为封口，所述开口设有向下弯曲的弯管，所述输送管靠近所述封口的部分设有进料口，所述进料口的上方设有进料斗，所述进料斗的出口端与所述进料口密封连接。
根据本发明的一些实施例，所述支撑架支撑所述旋转泵酸筒的左右两端，所述驱动装置包括驱动轮和电机，所述驱动轮安装于所述旋转泵酸筒的下方且抵接所述旋转泵酸筒的外表面。
根据本发明的一些实施例，所述旋转泵酸筒设有密封门。
根据本发明的一些实施例，所述驱动轮的表面设有橡胶层。
根据本发明的一些实施例，所述螺杆和所述输送管的内壁涂有塑胶层。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过发明的实践了解到。
附图说明
本发明的附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽的结构示意图；
图2为图1示出的安全反应槽的局部剖视图；
图3为图2示出的输送管第一种情况的A-A的剖视图；
图4为图2示出的输送管第二种情况的A-A的剖视图；
图5为本发明第二实施例的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽的结构示意图；
图6为驱动装置与旋转泵酸筒连接的结构示意图。
附图标记：台架100、支撑架110、驱动装置120、驱动轮121、电机122、旋转泵酸筒200、泵酸片210、第一横截面220、密封门230、输送管300、螺杆310、浇灌段320、浇灌口321、漏酸孔322、第二横截面323、弯管330、进料口340、进料斗350、气体存储装置400、废旧电池粉500、酸液600。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于等理解为不包括本数，以上等理解为包括本数。需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右和中等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。在仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，安装和连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，根据本发明实施例的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽包括台架100、旋转泵酸筒200、输送管300，台架100安装有支撑架110和驱动装置120；旋转泵酸筒200，铰接于支撑架110上，驱动装置120用于驱动旋转泵酸筒200转动；输送管300，安装于台架100上且穿过旋转泵酸筒200，如图2所示，输送管300内设有用于推料的螺杆310；输送管300包括位于旋转泵酸筒200内的浇灌段320，如图3所示，浇灌段320的上部设有浇灌口321，浇灌段320的底部设有漏酸孔322，旋转泵酸筒200内壁安装有至少一个泵酸片210，驱动装置120驱动旋转泵酸筒200转动以使泵酸片210卷起酸液600且将酸液600浇灌至浇灌段320内。
例如，如图1所示，输送管300的左右两端为开口(左端为进料口和右端为出料口)，废旧电池粉500从进料口340投入后，电机驱动螺杆310旋转，螺杆310推动废旧电池粉500沿着输送管300推进到浇灌口321处，如图3所示，此时，驱动装置120驱动旋转泵酸筒200旋转，泵酸片210将旋转泵酸筒200底部的酸液600扬起后，通过输送管300上方开设的浇灌口321，浇灌于输送管300内，酸液600与输送管300内的电池粉反应后通过输送管300上设的漏酸孔322漏回旋转泵酸筒200的底部，酸液600被旋转泵酸筒200反复卷起后倾倒入继续反应废旧电池粉500，废旧电池料反应充分后，螺杆310继续推动反应完毕的电池粉从出料口进入到小车或者接料槽，完成生产反应的过程。具体地，如图2所示，旋转泵酸筒200为密封的圆形容器结构，旋转泵酸筒200的轴线与水平面平行，旋转泵酸筒200的左右两端设有通孔，支撑架110为两个，两个支撑架110左右间隔设置，旋转泵酸筒200左右两端分别与两个支撑架110旋转密封连接，旋转泵酸筒200分为两层，内层为聚甲醛(POM)防腐蚀层，外层为不锈钢加固层；浇灌段320的长度小于或等于旋转泵酸筒200左右两端通孔之间的距离，浇灌口321沿输送管300轴向方向的长度小于浇灌段320的长度，漏酸孔322可以为多个，多个漏酸孔322均布在浇灌段320的底部，泵酸片210为多个时，多个泵酸片210沿旋转泵酸筒200侧壁圆周均匀布置，泵酸片210沿旋转泵酸筒200轴向方向的长度小于旋转泵酸筒200的高度，泵酸片210在能卷起酸液600的情况下，泵酸片210的横截面可以为“V”形、弧形或其他形状。
本发明可以通过调整螺杆310旋转的速度和旋转泵酸筒200的旋转速度，进而控制废旧电池粉500在螺旋推进筒内的前行的速度和泵酸片210的浇灌速度，从而控制废旧电池粉500反应的充分程度；螺杆310包括入料段、浇灌段320和出料段，因为进料段和出料段都使用了螺杆310输送废旧电池粉500，所以当进料口340输入足够多的废旧电池粉500时，进料段和出料段的螺杆310将会堆满废旧电池粉500，堆积的废旧电池粉500能阻挡外部的空气从进料口340处或出料口处进入螺旋推进筒内，进而避免空气相互导通导致螺旋推进筒内氢气的体积浓度发生变化以及防止氢气向外溢出，便于控制氢气的体积浓度；例如，开始生产前可以先将旋转泵酸筒200内通入较高纯度的氢气，工作时由于能防止氢气向外溢出，旋转泵酸筒200内氢气的体积浓度一直高于最大的爆炸极限浓度，避免氢气发生爆炸的危险。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，旋转泵酸筒200取一第一横截面220，在第一横截面220上，泵酸片210为弧形，泵酸片210的凹陷部朝向旋转泵酸筒200外。泵酸片210为弧形，以将酸液600卷起，且卷起的量最多进而加快反应的速度。
在本发明的进一步实施例中，如图3、4所示，浇灌段320取一第二横截面323，在第二横截面323上，浇灌口321两端之间的夹角定义为α，α＜180°。
例如，开口采用四分之一圆弧的形式(即α为45°)或者采用十分之一圆弧的形式(即α为36°)，四分之一圆弧的形式或十分之一圆弧的形式能使酸液600倒入时不容易发生飞溅和避免废电池的电池粉发生溅出。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，还包括气体存储装置400，气体存储装置400包括真空泵(图中未示出)、存储器(图中未示出)，真空泵的出气端与存储器连接，真空泵的抽气端与旋转泵酸筒200的内部连通。设有气体存储装置400以防止旋转泵酸筒200内气压过高、避免氢气透过电池粉的隔离溢出、便于氢气的吸储和储存、使反应槽为全封闭的设计对于收集的氢气的纯度有很好保障。
在本发明的进一步实施例中，还包括控制装置(图中未示出)，旋转泵酸筒200内安装有氢气气体探测器(图中未示出)，控制装置分别与氢气气体探测器、真空泵和驱动装置120电性连接。
例如，氢气气体探测器为在线式，用于实时显示氢气的体积浓度值，如果反应过程中氢气体积浓度减小并接近爆炸极限的上限值或在氢气的浓度为85％左右时，氢气气体探测器反馈控制装置，控制装置通过控制旋转泵酸筒200的转速或者真空泵抽氢速度，进而反应区与投料和取料区一直处于氢气爆炸极限之外。
在本发明的进一步实施例中，如图5所示，输送管300的一端为开口，其另一端为封口，开口设有向下弯曲的弯管330，输送管300靠近封口的部分设有进料口340，进料口340的上方设有进料斗350，进料斗350的出口端与进料口340密封连接。例如，进料口340设在输送管300的上部，进料斗350设于输送管300的上方，废旧电池粉500由自重掉落至进料口340内，由于进料斗350的出口端与进料口340密封连接以及进料斗350内堆积较多废旧电池粉500进而进一步防止外部的空气进入旋转泵酸筒200内，出料口设有向下弯曲的弯管330，也进一步防止外部的空气进入旋转泵酸筒200内。
在本发明的进一步实施例中，如图6所示，支撑架110支撑旋转泵酸筒200的左右两端，驱动装置120包括驱动轮121和电机122，驱动轮121安装于旋转泵酸筒200的下方且抵接旋转泵酸筒200的外表面。
在本发明的进一步实施例中，如图1所示，旋转泵酸筒200设有密封门230。密封门230可以生产时密封，而在维修时能打开清洗旋转泵酸筒200的内部(对旋转泵酸筒200内残留的电池粉进行清洗)。
在本发明的进一步实施例中，驱动轮121的表面设有橡胶层。橡胶层起到增加摩擦用的作用外，橡胶层的表面还可以起到弹性缓冲减震的效果，避免使旋转泵酸筒200和螺杆310之间因为相互震动强烈发生变形损坏。
在本发明的进一步实施例中，螺杆310和输送管300的内壁涂有塑胶层。塑胶层为聚甲醛(polyformaldehyde)，简称POM，以防止螺杆310和输送管300的内壁被腐蚀，增加反应槽使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”或、“可以想到的是”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于，包括：
台架，安装有支撑架和驱动装置；
旋转泵酸筒，铰接于所述支撑架上，所述驱动装置用于驱动所述旋转泵酸筒转动；
输送管，安装于所述台架上且穿过所述旋转泵酸筒，所述输送管内设有用于推料的螺杆；所述输送管包括位于所述旋转泵酸筒内的浇灌段，所述浇灌段的上部设有浇灌口，所述浇灌段的底部设有漏酸孔，所述旋转泵酸筒内壁安装有至少一个泵酸片，所述驱动装置驱动所述旋转泵酸筒转动以使所述泵酸片卷起酸液且将酸液浇灌至所述浇灌段内。
2.根据权利要求1所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述旋转泵酸筒取一第一横截面，在所述第一横截面上，所述泵酸片为弧形，所述泵酸片的凹陷部朝向所述旋转泵酸筒外。
3.根据权利要求1或2所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述浇灌段取一第二横截面，在所述第二横截面上，所述浇灌口两端之间的夹角定义为α，α＜180°。
4.根据权利要求1所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：还包括气体存储装置，所述气体存储装置包括真空泵、存储器，所述真空泵的出气端与所述存储器连接，所述真空泵的抽气端与所述旋转泵酸筒的内部连通。
5.根据权利要求4所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：还包括控制装置，所述旋转泵酸筒内安装有氢气气体探测器，所述控制装置分别与所述氢气气体探测器、所述真空泵和所述驱动装置电性连接。
6.根据权利要求1或2所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述输送管的一端为开口，其另一端为封口，所述开口设有向下弯曲的弯管，所述输送管靠近所述封口的部分设有进料口，所述进料口的上方设有进料斗，所述进料斗的出口端与所述进料口密封连接。
7.根据权利要求1或2所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述支撑架支撑所述旋转泵酸筒的左右两端，所述驱动装置包括驱动轮和电机，所述驱动轮安装于所述旋转泵酸筒的下方且抵接所述旋转泵酸筒的外表面。
8.根据权利要求1或2所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述旋转泵酸筒设有密封门。
9.根据权利要求7所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述驱动轮的表面设有橡胶层。
10.根据权利要求1或2所述的氢气浓度可控的废旧电池粉浸出安全反应槽，其特征在于：所述螺杆和所述输送管的内壁涂有塑胶层。
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