CN114006068A - 一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，步骤包括：步骤一：通过喷洗机构对废弃动力锂电池进行喷洗，喷洗过程中对锂电池实施翻转和振动，以全面喷洗，喷洗后形成的污水进行过滤，并循环再利用；步骤二：将喷洗后的锂电池送入放电池内，往池内倒入七水硫酸亚铁和硫酸锰并混合均匀，得到1.0‑1.2mol/L FeSO4和MnSO4的混合溶液，静置10‑16h进行放电；步骤三：取出锂电池，对锂电池进行40‑60℃热风干燥，完成整个预处理过程。该预处理方法可对废弃动力锂电池预先进行喷洗、放电和干燥，高效清理掉电池表面的泥土杂质，同时放掉电池中残留的电量，为后续的干法破碎回收提供保证；且在喷洗时可将污水回收再利用，有助于节约水资源。
Description
技术领域
本发明涉及电池回收技术领域，具体涉及一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法。
背景技术
锂离子电池，简称“锂电池”。目前，随着新能源汽车的发展，动力锂电池的应用非常广泛，需求量强劲。动力锂电池的用量大，但是废弃动力锂电池对环境影响的风险也大。锂电池含镍、锰、砷等多种金属物质，是各类电池中包含毒害性物质最多的电池，具有很强的腐蚀性和污染性，通过与大城市生活垃圾混合填埋，经过大自然的物理化学作用，电池外壳被腐蚀脱落后其内部的金属物质及电解液泄露流出，进入土壤与水体后，对大气、水、土壤造成严重的污染也对资源造成极大的浪费，如Zn、Cd、Mn的氧化物在土壤的长期作用下发生化学反应，生成锌锰酸式盐，由于其溶于水，随液体逐渐渗入地下，从而污染地下饮用水；此外，由于金属的迁移累积过程，通过食物链进入人体，其中一些金属物质在人体的某些器官中累积而形成慢性中毒，锂电池中含有多种此类金属。
目前，针对动力锂电池的干法回收处理方法主要是机械破碎分选法，即通过物理机械方法将废旧锂电池拆开后，经分离得到铜箔、铝箔、电极粉等有利用价值的材料。然而，回收得到的废弃电池一般较脏，表面黏附有大量的尘土杂质，现有的干法回收处理设备不能对这些尘土杂质进行有效的预处理，导致对后面的破碎、分选等过程造成极大的不便；另外，废弃电池或多或少残留有电量，这会给机械破碎造成危险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其解决了现有干法回收处理方法不能对废弃动力锂电池进行尘土杂质预清理、以及无法放电的缺陷。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，步骤包括：
步骤一：通过喷洗机构对废弃动力锂电池进行喷洗，喷洗过程中对锂电池实施翻转和振动，以全面喷洗，喷洗后形成的污水进行过滤，并循环再利用；
步骤二：将喷洗后的锂电池送入放电池内，往池内倒入七水硫酸亚铁和硫酸锰并混合均匀，得到1.0-1.2mol/L FeSO4和MnSO4的混合溶液，静置10-16h进行放电；
步骤三：取出锂电池，对锂电池进行40-60℃热风干燥，完成整个预处理过程。
进一步改进在于，所述喷洗机构包括喷洗箱、过滤箱、吸水泵、储水箱和喷水泵，所述喷洗箱上设有投放斗，喷洗箱内设有若干根圆杆，所述圆杆相互平行排列且位于同一倾斜平面内，圆杆较高一端位于投放斗下方，且在圆杆两端的位置均设有弹性缓冲座，所有圆杆通过弹性缓冲座可转动安装，在其中一个弹性缓冲座上设有用于驱动所有圆杆转动的驱动件，以及用于带动圆杆振动的振动件，所述喷洗箱的内顶部设有喷嘴，喷洗箱的底端通过管道与过滤箱、吸水泵、储水箱、喷水泵、喷嘴依次连通；
所述喷洗的具体步骤为：将锂电池由投放斗投入，锂电池会自动落到圆杆较高一端，且锂电池会顺着圆杆长度方向呈列，卡在相邻圆杆之间，喷水泵抽取储水箱内的存水，经喷嘴高速喷出，覆盖所有圆杆上方；启动驱动件和振动件，带动圆杆转动和振动，振动使得锂电池逐渐往较低一端滑动，而转动使得锂电池随着圆杆翻转，由此在水流的冲击下，得到全面喷洗，最后锂电池在圆杆较低一端排出，而喷洗产生的污水在喷洗箱底端收集，并由吸水泵抽取沿管道经过过滤箱过滤，最后重新存入储水箱，实现水资源的循环利用。
进一步改进在于，所述过滤箱内形成有污水通道，所述污水通道的外侧壁上可转动安装有过滤网，所述过滤网的中心位置开设有缺口，所述缺口内嵌装有扇叶，过滤网的部分网面伸入污水通道内形成拦截，用于对正向穿过过滤网的污水中泥土杂质进行过滤，所述污水通道在过滤网的后端分为主通道和副通道，所述副通道先连接正向穿过所述缺口，用于在污水经过缺口时带动扇叶以及过滤网转动，再连接反向穿过过滤网的剩余部分网面，用于在污水经过网面时清理网面上的泥土杂质，最后与主通道合并引出；
所述过滤箱过滤的具体步骤为：污水在污水通道内先经过过滤网部分网面的过滤作用，所掺杂的泥土杂质被过滤网过滤下来并附着在过滤网网面上，过滤后不含杂质的污水分两路输送，其中一路经主通道引出，另一路经副通道先穿过缺口，带动扇叶以及过滤网转动，接着反向穿过过滤网的剩余部分网面，由于过滤网在不断转动，此时反向流动的污水就会将附着在网面上的泥土杂质冲落，由此实现过滤网的自动清理，副通道的污水最后与主通道合并引出。
进一步改进在于，所述副通道在穿过过滤网剩余部分网面的位置处形成有缓速腔，所述缓速腔的流通截面积大于副通道其他位置的流通截面积，缓速腔用于收集清理下来的泥土杂质。
进一步改进在于，所述缓速腔的顶端设有开合盖，用于定期打开清理缓速腔内收集的泥土杂质，缓速腔的后端位置设有拦截网，用于避免泥土杂质被重新携带。
进一步改进在于，所述过滤网竖直安装，过滤网网面上所有网孔均为前端朝向过滤网圆心方向倾斜设置，且网孔均设置为两端孔径大、中间孔径小的结构。
本发明的有益效果在于：该预处理方法可对废弃动力锂电池预先进行喷洗、放电和干燥，高效清理掉电池表面的泥土杂质，同时放掉电池中残留的电量，为后续的干法破碎回收提供保证；且在喷洗时可将污水回收再利用，有助于节约水资源。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明所采用的喷洗机构示意图；
图3为图2中A部分的放大图；
图4为圆杆的安装示意图；
图5为过滤箱的结构示意图；
图6为过滤网的安装示意图；
图7为过滤网的结构示意图；
图中：1、喷洗箱；2、过滤箱；201、污水通道；202、过滤网；203、缺口；204、扇叶；205、主通道；206、副通道；207、缓速腔；208、开合盖；209、拦截网；3、吸水泵；4、储水箱；5、喷水泵；6、投放斗；7、圆杆；8、弹性缓冲座；801、底板；802、支撑弹簧；803、安装板；9、驱动件；10、振动件；11、喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，
一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，步骤包括：
步骤一：通过喷洗机构对废弃动力锂电池进行喷洗，喷洗过程中对锂电池实施翻转和振动，以全面喷洗，喷洗后形成的污水进行过滤，并循环再利用；
步骤二：将喷洗后的锂电池送入放电池内，往池内倒入七水硫酸亚铁和硫酸锰并混合均匀，得到1.0-1.2mol/L FeSO4和MnSO4的混合溶液，静置10-16h进行放电；
步骤三：取出锂电池(也可适当喷淋，以去除放电溶液)，对锂电池进行40-60℃热风干燥，完成整个预处理过程。
如图2-4所示，喷洗机构包括喷洗箱1、过滤箱2、吸水泵3、储水箱4和喷水泵5，所述喷洗箱1上设有投放斗6，喷洗箱1内设有若干根圆杆7，所述圆杆7相互平行排列且位于同一倾斜平面内，圆杆7较高一端位于投放斗6下方，且在圆杆7两端的位置均设有弹性缓冲座8，所有圆杆7通过弹性缓冲座8可转动安装，在其中一个弹性缓冲座8上设有用于驱动所有圆杆7转动的驱动件9，以及用于带动圆杆7振动的振动件10，所述喷洗箱1的内顶部设有喷嘴11，喷洗箱1的底端通过管道与过滤箱2、吸水泵3、储水箱4、喷水泵5、喷嘴11依次连通。
在喷洗工作时，将废弃动力锂电池由投放斗6投入，锂电池会自动落到圆杆7较高一端，由于电池呈圆柱形，且投放斗6底端与圆杆7间隙较小，电池会顺着圆杆7长度方向呈列，卡在相邻圆杆7之间。喷水泵5抽取储水箱4内的存水，经喷嘴11高速喷出，喷嘴11可以呈矩阵布置，覆盖所有圆杆7上方；与此同时，启动驱动件9和振动件10，带动圆杆7转动和振动，振动会使得电池逐渐往较低一端滑动，而转动会使得电池随着圆杆7翻转，由此在水流的冲击下，可全方位的得到清理。最后电池会在圆杆7较低一端排出。喷洗产生的污水在喷洗箱1底端收集，并由吸水泵3抽取沿管道经过过滤箱2过滤，最后重新存入储水箱4，完成水资源的循环利用。
本发明中，圆杆7的倾斜角度为5°-10°，例如8°，圆杆7倾斜角度不宜过大，过大会导致电池滑动过快，也不宜过小，过小会造成电池无法滑动，相邻圆杆7之间的间隙宽度小于锂电池的直径，这样电池不会掉落。
本发明中，弹性缓冲座8用于提供振动时的缓冲作用，弹性缓冲座8由底板801、支撑弹簧802和安装板803组成，底板801通过支撑弹簧802连接在喷洗箱1箱壁上，安装板803设于底板801上，圆杆7的两端通过安装板803可转动安装。其中，位于圆杆7较高一端弹性缓冲座8的安装板803上开设有与圆杆7一一对应的穿孔，圆杆7的端部活动贯穿穿孔，位于圆杆7较低一端弹性缓冲座8的安装板803顶部形成有与圆杆7一一对应的半圆槽，圆杆7的端部活动搭接在半圆槽内，这样不会对电池的滑动造成阻挡。
本发明在实施时，由于废弃电池表面泥土杂质较多，因此过滤箱2内滤层需要经常拿出清理，一般1-2小时，就要清理一次，否则滤层就被完全堵死，无法继续工作。但是，显然经常停机清理会极大的影响预处理效率。为此，本发明对过滤箱2的结构进行了优化，具体如下：
再结合图5-7所示，过滤箱2内形成有污水通道201，污水通道201的外侧壁上可转动安装有过滤网202，过滤网202的中心位置开设有缺口203，缺口203内嵌装有扇叶204，过滤网202的部分网面伸入污水通道201内形成拦截，用于对正向穿过过滤网202的污水中泥土杂质进行过滤，污水通道201在过滤网202的后端分为主通道205和副通道206，副通道206先连接正向穿过缺口203，用于在污水经过缺口203时带动扇叶204以及过滤网202转动，再连接反向穿过过滤网202的剩余部分网面，用于在污水经过网面时清理网面上的泥土杂质，最后与主通道205合并引出。
在工作时，污水在污水通道201内先经过过滤网202部分网面(参照图6位置，为了方便介绍，下文用下部网面介绍)的过滤作用，所掺杂的泥土杂质被过滤网202过滤下来并附着在过滤网202网面上，过滤后不含杂质的污水分两路输送，其中一路经主通道205引出，另一路经副通道206先穿过缺口203，带动扇叶204以及过滤网202转动，接着反向穿过过滤网202的剩余部分网面(上部网面)，由于过滤网202在不断转动，因此过滤网202的下部网面就会转动至上部，此时反向流动的污水(已经过滤)就会将附着在上部网面上的泥土杂质冲落，由此实现过滤网202的自动清理，长期保持过滤的高效性。副通道206的污水最后与主通道205合并引出。
具体的，副通道206在穿过过滤网202剩余部分网面的位置处形成有缓速腔207，缓速腔207的流通截面积大于副通道206其他位置的流通截面积，缓速腔207用于收集清理下来的泥土杂质。缓速腔207用于收集清理下来的泥土杂质。并且，缓速腔207的顶端设有开合盖208，可定期打开，清理收集的泥土杂质，一般只需12-18小时清理一次即可，清理周期大幅度延长，缓速腔207的后端位置设有拦截网209，进一步避免了泥土杂质被重新携带。
为了提升过滤网202附着泥土杂质的效果，将过滤网202竖直安装，过滤网202网面上所有网孔均为前端朝向过滤网202圆心方向倾斜设置，且网孔均设置为两端孔径大、中间孔径小的结构。在过滤时，泥土杂质会卡在下部网面网孔内，并且下部网面网孔均为前高后低倾斜，此时在污水正向冲击的基础上，泥土杂质基本不会掉落，随着网面转动；而在上部网面，网孔倾斜方向改变，此时在污水反冲的基础上，泥土杂质基本都会被冲落，由此便于清理和收集。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其特征在于，步骤包括：
步骤一：通过喷洗机构对废弃动力锂电池进行喷洗，喷洗过程中对锂电池实施翻转和振动，以全面喷洗，喷洗后形成的污水进行过滤，并循环再利用；
步骤二：将喷洗后的锂电池送入放电池内，往池内倒入七水硫酸亚铁和硫酸锰并混合均匀，得到1.0-1.2mol/L FeSO4和MnSO4的混合溶液，静置10-16h进行放电；
步骤三：取出锂电池，对锂电池进行40-60℃热风干燥，完成整个预处理过程。
2.根据权利要求1所述的一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其特征在于，所述喷洗机构包括喷洗箱(1)、过滤箱(2)、吸水泵(3)、储水箱(4)和喷水泵(5)，所述喷洗箱(1)上设有投放斗(6)，喷洗箱(1)内设有若干根圆杆(7)，所述圆杆(7)相互平行排列且位于同一倾斜平面内，圆杆(7)较高一端位于投放斗(6)下方，且在圆杆(7)两端的位置均设有弹性缓冲座(8)，所有圆杆(7)通过弹性缓冲座(8)可转动安装，在其中一个弹性缓冲座(8)上设有用于驱动所有圆杆(7)转动的驱动件(9)，以及用于带动圆杆(7)振动的振动件(10)，所述喷洗箱(1)的内顶部设有喷嘴(11)，喷洗箱(1)的底端通过管道与过滤箱(2)、吸水泵(3)、储水箱(4)、喷水泵(5)、喷嘴(11)依次连通；
所述喷洗的具体步骤为：将锂电池由投放斗(6)投入，锂电池会自动落到圆杆(7)较高一端，且锂电池会顺着圆杆(7)长度方向呈列，卡在相邻圆杆(7)之间，喷水泵(5)抽取储水箱(4)内的存水，经喷嘴(11)高速喷出，覆盖所有圆杆(7)上方；启动驱动件(9)和振动件(10)，带动圆杆(7)转动和振动，振动使得锂电池逐渐往较低一端滑动，而转动使得锂电池随着圆杆(7)翻转，由此在水流的冲击下，得到全面喷洗，最后锂电池在圆杆(7)较低一端排出，而喷洗产生的污水在喷洗箱(1)底端收集，并由吸水泵(3)抽取沿管道经过过滤箱(2)过滤，最后重新存入储水箱(4)，实现水资源的循环利用。
3.根据权利要求2所述的一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其特征在于，所述过滤箱(2)内形成有污水通道(201)，所述污水通道(201)的外侧壁上可转动安装有过滤网(202)，所述过滤网(202)的中心位置开设有缺口(203)，所述缺口(203)内嵌装有扇叶(204)，过滤网(202)的部分网面伸入污水通道(201)内形成拦截，用于对正向穿过过滤网(202)的污水中泥土杂质进行过滤，所述污水通道(201)在过滤网(202)的后端分为主通道(205)和副通道(206)，所述副通道(206)先连接正向穿过所述缺口(203)，用于在污水经过缺口(203)时带动扇叶(204)以及过滤网(202)转动，再连接反向穿过过滤网(202)的剩余部分网面，用于在污水经过网面时清理网面上的泥土杂质，最后与主通道(205)合并引出；
所述过滤箱(2)过滤的具体步骤为：污水在污水通道(201)内先经过过滤网(202)部分网面的过滤作用，所掺杂的泥土杂质被过滤网(202)过滤下来并附着在过滤网(202)网面上，过滤后不含杂质的污水分两路输送，其中一路经主通道(205)引出，另一路经副通道(206)先穿过缺口(203)，带动扇叶(204)以及过滤网(202)转动，接着反向穿过过滤网(202)的剩余部分网面，由于过滤网(202)在不断转动，此时反向流动的污水就会将附着在网面上的泥土杂质冲落，由此实现过滤网(202)的自动清理，副通道(206)的污水最后与主通道(205)合并引出。
4.根据权利要求3所述的一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其特征在于，所述副通道(206)在穿过过滤网(202)剩余部分网面的位置处形成有缓速腔(207)，所述缓速腔(207)的流通截面积大于副通道(206)其他位置的流通截面积，缓速腔(207)用于收集清理下来的泥土杂质。
5.根据权利要求4所述的一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其特征在于，所述缓速腔(207)的顶端设有开合盖(208)，用于定期打开清理缓速腔(207)内收集的泥土杂质，缓速腔(207)的后端位置设有拦截网(209)，用于避免泥土杂质被重新携带。
6.根据权利要求3所述的一种废弃动力锂电池资源化回收的预处理方法，其特征在于，所述过滤网(202)竖直安装，过滤网(202)网面上所有网孔均为前端朝向过滤网(202)圆心方向倾斜设置，且网孔均设置为两端孔径大、中间孔径小的结构。
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