CN113976595B - 一种软包锂离子电池回收处理系统及工艺 - Google Patents

一种软包锂离子电池回收处理系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种软包锂离子电池回收处理系统及工艺，整个系统基于第一输料单元、第一破碎机、第二输料单元、低温回转窑、冷凝装置、烟气冷却器、第三输料单元、第二破碎机、第四输料单元、振动筛、风选机、第五输料机、第三破碎机、第一旋风除尘器、气流分选机、涡电流分选、第六输料机、铜铝分选机、第二旋风除尘器、布袋除尘器、碱液喷淋塔、活性炭过滤装置、收集单元、控制单元来实现。本发明回收处理工艺能够对废旧软包锂离子电池产生的塑料薄膜、铜、铝、黑粉及电解液等进行分类回收，在整个过程中全程实时收集产生的有害物，并对其进行回收，同时对排出的尾气进行多重净化处理，确保电解液和粉尘无外溢，实现软包锂离子电池的无害绿色回收。

Description

一种软包锂离子电池回收处理系统及工艺
技术领域
本发明属于环保与资源回收领域，尤其涉及一种软包锂离子电池回收处理系统及工艺。
背景技术
废旧软包锂离子电池的处置问题已在国内外进行了广泛研究，相关技术在生产中投入使用。废旧软包锂离子电池经人工拆解成单体电芯后破碎分选，得到铜粉，铝粉和黑粉（正负极混合料）。目前有些工艺技术在电池单体破碎分选时没有单独回收处理电解液；还有一些工艺技术是先将电池单体高温热解后破碎分选。
现有废旧软包电池回收方法在动力锂电池再生利用行业中应用许多，但是仍存在一些缺点：1）电芯内部的电解液没有单独处理，不仅增加了尾气处理的难度和处理成本，甚至无法达标排放造成环境二次污染，而且电解液资源浪费，毕竟电解液的生产成本在电池生产成本中比重较高；2）将单体电芯先高温热解后破碎分选，该工艺不仅需要更大规格的热解炉，设备投资大和能耗高，而且电芯内的隔膜和硬质塑料一并热解处理，增加了气体中有机物含量甚至生成二噁英，加大尾气处理难度；3）现有的工艺技术都是将电池先放入盐水池中进行放电后再进行破碎，此方式产生了大量含氟及有机废水，增加后续处理成本。
发明内容
为解决现有技术资源回收率低、环境污染和生产成本高等问题，本发明提供一种软包锂离子电池回收处理系统及工艺。本发明的目的在于以下四点：
目的1：提供一种软包锂离子电池回收处理系统；
目的2：提供一种软包锂离子电池带电破碎回收处理系统，无需使用水，降低成本；
目的3：提供一种软包锂离子电池回收处理系统对电解液进行回收收集，节约资源降低能耗；
目的4：提供一种基于上述回收系统实施的技术工艺，由此实现对废旧软包锂离子电池中的有害物（如电解液）以及其它组分（塑料隔膜、铜、铝、黑粉）高效分类回收和无害排放。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种软包锂离子电池回收处理系统，其特征在于：所述系统包括第一输料单元，所述第一输料单元对废旧软包锂离子电池进行批量提升输送至第一破碎机进行粗破；第一破碎机，所述第一破碎机对废旧软包锂离子电池进行初级破碎，破碎尺寸为20-30mm；第二输料单元，所述第二输料单元对初级破碎物料进行批量提升输送至低温回转窑；低温回转窑，所述低温回转窑对初级破碎物料中的电解液进行整体低温烘干，烘干温度为90-150℃；冷凝装置，所述冷凝装置对蒸发的电解液进行冷凝收集；烟气冷却器，所述烟气冷却器对低温回转窑所排放的尾气进行集中冷却；第三输料单元，所述第三输料单元对低温回转窑内烘干的固体物料进行批量提升输送至第二破碎机；第二破碎机，所述第二破碎机对低温回转窑内烘干后的软包锂离子电池物料进行二级破碎，破碎尺寸为2-3mm；第四输料单元，所述第四输料单元软包锂离子电池二级破碎物料进行提升输送至振动筛进行筛分；振动筛，所述振动筛对软包锂离子电池二级破碎物料进行筛分，筛网的尺寸为20-30目，筛下物通过收集单元进行收集，筛上物进行后级处理；风选机，所述风选机对塑料隔膜进行分离收集；第五输料机，所述第五输料机对振动筛的筛上物料和风选机重物料进行批量提升输送至第三破碎机；第三破碎机，所述第三破碎机对振动筛的筛上物料和风选机重物料进行三级破碎，破碎尺寸为20-30目；气流分选机，所述气流分选机对三级物料进行气流分选；涡电流分选机，所述涡电流分选机对三级破碎后的物料进行铜铝和少部分塑料隔膜进行分离并将塑料隔膜收集；第六输料单元，所述第六输料单元对铜铝混合物料进行输送至铜铝分选机进行分选，分选后进行分类收集；第一旋风除尘器，所述第一旋风除尘器对二级、三级破碎及输送过程中产生的粉尘通过气流力输送至旋风除尘器进行除尘；第二旋风除尘器，所述第二旋风除尘器对烟气冷却器所排的废气粉尘进行初级除尘；布袋除尘器，所述布袋除尘器对第二旋风除尘器的排放物进行二次除尘；碱式喷淋塔喷淋塔，所述碱式喷淋塔对烟气冷却器所排的废气进行净化处理；活性炭过滤装置，所述活性炭过滤装置对烟气冷却器所排的废气进行最终处理后排放。
优选的，所述破碎输料过程中全程密封处理，废气粉尘采用气力管道输送，全程进行实时监测；
优选的，所述第一破碎机内部进行氮气保护条件下处理并实时监测氧气含量，将软包进行带电破碎后通过第二输料输送至低温回转窑进行电解液烘干；
优选的，所述低温回转窑内部充有氮气进行保护并实时监测氧气含量，将物料烘干后进行后级处理；
优选的，所述冷凝装置将蒸发的电解液冷凝至60℃并进行收集。
优选的，所述回收工艺基于软包锂离子电池回收处理系统进行，其包括如下步骤：
（1）对废旧软包锂离子电池在氮气保护条件下进行带电初级破碎至20-30mm；
（2）对初级破碎物料进行全组分进入低温回转窑在氮气保护下90-150℃烘干处理；
（3）烘干后的物料进行二级破碎至2-3mm，烘干过程产生的废气进行电解液冷凝收集、尾气冷却、旋风除尘、布袋除尘、碱式喷淋、活性炭过滤处理后排放；
（4）二级破碎后的物料进行振动筛分得到黑粉，风选处理；
（5）筛下物料及风选物料进行分类收集，筛上物料及风选余料进行三级破碎；
（6）对三级物料进行气流分选、涡电流分选得到铜铝混合物料和少部分黑粉、塑料隔膜；
（7）对铜铝混合物料进行铜铝分选机分选得到铜和铝并进行分类收集；
（8）对破碎输料过程进行实时空气除尘进化处理。
优选的，所述步骤（8）处理过程如下：
（9）通过力气输送管道将破碎输料过程中产生废气粉尘的进行收集集中输送至旋风除尘器进行除尘；
（10）接着通入布袋除尘器进行除尘；
（11）通过碱式喷淋塔进行净化；
（12）再进行活性炭过滤后排出。
本发明提供的回收方案能够对废旧软包锂离子电池产生的塑料薄膜、铜、铝、黑粉及电解液等进行分类回收，在整个回收过程中全程实时收集产生的有害物（如电池电解液、破碎粉尘），并对其进行回收，同时对排出的尾气进行多重净化处理，确保电解液和粉尘无外溢，实现软包锂离子电池的无害绿色回收。
另外，本发明中提供的回收系统，其整体结构紧凑，性能稳定可靠，操作简单，能够极大提高废旧软包锂离子电池回收的利用效率。
再者，本发明方案在具体实施时，整体能耗低，可进一步降低废旧软包锂离子电池回收的成本。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的一种软包锂离子电池回收处理系统的系统示意图；
图2为图一左侧斜视图；
图3为本发明进行废旧软包锂离子电池回收处理的工艺流程图。
图中标号：001-第一输料单元，002-第一破碎机，003-第二输料单元，004-低温回转窑，005-第三输料单元，006-冷凝装置，007-烟气冷却器，008-第二破碎机，009-第四输料单元，010-振动筛，011-风选机，012-第五输料单元，013-第三破碎机，014-第一旋风除尘器，015-气流分选机，016-第二旋风除尘器，017-布袋除尘器，018-碱式喷淋塔，019-活性炭过滤装置，020-涡电流分选机，021-第六输料单元，022-铜铝分选机，023-控制单元，024-收集单元。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1、图2，其所示为本发明提供的废旧软包锂离子电池回收处理系统的示意图。由图可知整个回收系统主要由第一输料单元、第一破碎机、第二输料单元、低温回转窑、冷凝装置、烟气冷却器、第三输料单元、第二破碎机、第四输料单元、振动筛、风选机、第五输料机、第三破碎机、第一旋风除尘器、气流分选机、涡电流分选、第六输料机、铜铝分选机、第二旋风除尘器、布袋除尘器、碱式喷淋塔、活性炭过滤装置、收集单元和控制单元组成。具体的第一输料单元，所述第一输料单元对废旧软包锂离子电池进行批量提升输送至第一破碎机进行粗破；第一破碎机，所述第一破碎机对废旧软包锂离子电池进行初级破碎，破碎尺寸为20-30mm；第二输料单元，所述第二输料单元对初级破碎物料进行批量提升输送至低温回转窑；低温回转窑，所述低温回转窑对初级破碎物料中的电解液进行整体低温烘干，烘干温度为90-150℃；冷凝装置，所述冷凝装置对蒸发的电解液进行冷凝收集；烟气冷却器，所述烟气冷却器对低温回转窑所排放的尾气进行集中冷却；第三输料单元，所述第三输料单元对低温回转窑内烘干的固体物料进行批量提升输送至第二破碎机；第二破碎机，所述第二破碎机对低温回转窑内烘干后的软包锂离子电池物料进行二级破碎，破碎尺寸为2-3mm；第四输料单元，所述第四输料单元软包锂离子电池二级破碎物料进行提升输送至振动筛进行筛分；振动筛，所述振动筛对软包锂离子电池二级破碎物料进行筛分，筛网的尺寸为20-30目，筛下物通过收集单元进行收集，筛上物进行后级处理；风选机，所述风选机对塑料隔膜进行分离收集；第五输料机，所述第五输料机对振动筛的筛上物料和风选机重物料进行批量提升输送至第三破碎机；第三破碎机，所述第三破碎机对振动筛的筛上物料和风选机重物料进行三级破碎，破碎尺寸为20-30目；气流分选机，所述气流分选机对三级物料进行气流分选；涡电流分选机，所述涡电流分选机对三级破碎后的物料进行铜铝和少部分塑料隔膜进行分离并将塑料隔膜收集；第六输料单元，所述第六输料单元对铜铝混合物料进行输送至铜铝分选机进行分选，分选后进行分类收集；第一旋风除尘器，所述第一旋风除尘器对二级、三级破碎及输送过程中产生的粉尘通过气流力输送至旋风除尘器进行除尘；第二旋风除尘器，所述第二旋风除尘器对烟气冷却器所排的废气粉尘进行初级除尘；布袋除尘器，所述布袋除尘器对第二旋风除尘器的排放物进行二次除尘；碱式喷淋塔，所述碱式喷淋塔对烟气冷却器所排的废气进行净化处理；活性炭过滤装置，所述活性炭过滤装置对烟气冷却器所排的废气进行最终处理后排放。
优选的，所述破碎输料过程中全程密封处理，废气粉尘采用气力管道输送，全程进行实时监测；
优选的，所述第一破碎机内部进行氮气保护处理并实时监测氧气含量，将软包进行带电破碎后通过第二输料输送至低温回转窑进行电解液烘干；
优选的，所述低温回转窑内部充有氮气进行保护并实时监测氧气含量，将物料烘干后进行后级处理；
优选的，所述冷凝装置将蒸发的电解液冷凝至60℃并进行收集。
优选的，所述回收工艺（如图3）基于软包锂离子电池回收处理系统进行，其包括如下步骤：
（1）对废旧软包锂离子电池在氮气保护条件下进行带电初级破碎至20-30mm；
（2）对初级破碎物料进行全组分进入低温回转窑在氮气保护下90-150℃烘干处理；
（3）烘干后的物料进行二级破碎至2-3mm，烘干过程产生的废气进行电解液冷凝收集、尾气冷却、旋风除尘、布袋除尘、碱式喷淋、活性炭过滤处理后排放；
（4）二级破碎后的物料进行振动筛分得到黑粉，风选处理；
（5）筛下物料及风选物料进行分类收集，筛上物料及风选余料进行三级破碎；
（6）对三级物料进行气流分选、涡电流分选得到铜铝混合物料和少部分黑粉、塑料隔膜；
（7）对铜铝混合物料进行铜铝分选机分选得到铜和铝，并进行分类收集；
（8）对破碎输料过程进行实时空气除尘进化处理。
优选的，所述步骤（8）处理过程如下：
（9）通过力气输送管道将破碎输料过程中产生废气粉尘的进行收集集中输送至旋风除尘器进行除尘；
（10）接着通入布袋除尘器进行除尘；
（11）通过碱式喷淋塔进行净化；
（12）再进行活性炭过滤后排出。
通过上述方案可知，本系统在运行时，具有以下特点：
、对废旧软包锂离子电池无需进行放电预处理，直接进行带电破碎；
、对废旧软包锂离子电池的电解液进行低温蒸发冷凝回收收集；
、对废旧软包锂离子电池内各组分进行分类收集；
、整个回收系统密封处理配置除尘净化绿色无污染排放。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做任何的简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种软包锂离子电池回收处理系统，其特征在于：所述系统
包括：
第一输料单元，所述第一输料单元对废旧软包锂离子电池进行批量提升输送至第一破碎机进行粗破；第一破碎机，所述第一破碎机对废旧软包锂离子电池进行初级破碎，破碎尺寸为20-30mm；第二输料单元，所述第二输料单元对初级破碎物料进行批量提升输送至低温回转窑；低温回转窑，所述低温回转窑对初级破碎物料中的电解液进行整体低温烘干，烘干温度为90-150℃；冷凝装置，所述冷凝装置对蒸发的电解液进行冷凝收集；烟气冷却器，所述烟气冷却器对低温回转窑所排放的尾气进行集中冷却；第三输料单元，所述第三输料单元对低温回转窑内烘干的固体物料进行批量提升输送至第二破碎机；第二破碎机，所述第二破碎机对低温回转窑内烘干后的软包锂离子电池物料进行二级破碎，破碎尺寸为 2—3mm；第四输料单元，所述第四输料单元对软包锂离子电池二级破碎物料进行提升输送至振动筛进行筛分；振动筛，所述振动筛对软包锂离子电池二级破碎物料进行筛分，筛网的尺寸为20-30目，筛下物通过收集单元进行收集，筛上物进行后级处理；风选机，所述风选机对塑料隔膜进行分离收集；第五输料机，所述第五输料机对振动筛的筛上物料和风选机重物料进行批量提升输送至第三破碎机；第三破碎机，所述第三破碎机对振动筛的筛上物料和风选机重物料进行三级破碎，破碎尺寸为20-30目；气流分选机，所述气流分选机对三级破碎后的物料进行气流分选；涡电流分选机，所述涡电流分选机对三级破碎后的物料进行铜铝和少部分塑料隔膜进行分离并将塑料隔膜收集；第六输料单元，所述第六输料单元对铜铝混合物料进行输送至铜铝分选机进行分选，分选后进行分类收集；第一旋风除尘器，所述第一旋风除尘器对二级、三级破碎及输送过程中产生的粉尘通过气流力输送至旋风除尘器进行除尘；第二旋风除尘器，所述第二旋风除尘器对烟气冷却器所排的废气粉尘进行初级除尘；布袋除尘器，所述布袋除尘器对第二旋风除尘器的排放物进行二次除尘；碱式喷淋塔，所述碱式喷淋塔对烟气冷却器所排的废气进行净化处理；活性炭过滤装置，所述活性炭过滤装置对烟气冷却器所排的废气进行最终处理后排放。
2.根据权利要求1所述的一种软包锂离子电池回收处理系统，其特征在于，破碎输料过程中全程密封处理，废气粉尘采用气力管道输送，全程进行实时监测。
3.根据权利要求1所述的一种软包锂离子电池回收处理系统，其特征在于，所述第一破碎机内部进行氮气保护处理并实时监测氧气含量，将软包锂离子进行带电破碎后通过第二输料输送至低温回转窑进行电解液烘干。
4.根据权利要求1所述的一种软包锂离子电池回收处理系统，其特征在于，所述低温回转窑内部充有氮气进行保护并实时监测氧气含量，将物料烘干后进行后级处理。
5.根据权利要求1所述的一种软包锂离子电池回收处理系统，其特征在于，所述冷凝装置将蒸发的电解液冷凝至60℃并进行收集。
6.一种软包锂离子电池回收处理工艺，其特征在于，所述回收处理工艺基于权利要求1-5中任一项所述的软包锂离子电池回收处理系统进行，其包括如下步骤：
（1）对废旧软包锂离子电池在氮气保护条件下进行带电初级破碎至20-30mm；
（2）对初级破碎物料进行全组分进入低温回转窑在氮气保护下90-150℃烘干处理；
（3）烘干后的物料进行二级破碎至2-3mm，烘干过程产生的废气进行电解液冷凝收集、尾气冷却、旋风除尘、布袋除尘、碱式喷淋、活性炭过滤处理后排放；
（4）二级破碎后的物料进行振动筛分得到黑粉，风选处理；
（5）筛下物料及风选物料进行分类收集，筛上物料及风选余料进行三级破碎；
（6）对三级破碎后的物料进行气流分选、涡电流分选得到铜铝混合物料和少部分黑粉、塑料隔膜；
（7）对铜铝混合物料进行铜铝分选机分选得到铜和铝并进行分类收集；
（8）对破碎输料过程进行实时空气除尘进化处理。
7.根据权利要求6所述的一种软包锂离子电池回收处理工艺，其特征在于，所述步骤（8）处理过程如下：
（9）通过气力输送管道将破碎输料过程中产生废气粉尘的进行收集集中输送至旋风除尘器进行除尘；
（10）接着通入布袋除尘器进行除尘；
（11）通过碱式喷淋塔进行净化；
（12）再进行活性炭过滤后排出。
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