CN114405967A - 一种安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，包括放电系统和分选系统，所述放电系统包括第一双轴撕碎机、螺旋水冷装置、烘干机、电解液冷却回收装置、第一尾气处理装置；所述分选系统包括上料装置、振动给料器、磁选机、第二双轴撕碎机、单轴破碎机、旋风分离器、第一差异粒径双层滚筒筛、第一Z字风选设备、磁选机、涡电流分选设备、隔膜纸清洗机、第二Z字风选设备、精细破碎机、旋风分离器、第二差异粒径双层滚筒筛、摇摆筛、超声波振动筛、第二尾气处理装置。该系统可省略电池放电工序，解决使用放电设备导致电池回收成本较高、传统的破碎分选系统物相分离效率不高、废旧隔膜仍黏附大量极粉造成回收率不高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及废旧动力电池回收技术领域，具体涉及一种安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统。
背景技术
随着国家环保政策的不断加强，近年来国内废旧锂电池领域里传统的拆解工艺已经逐渐被淘汰，取而代之的是各种自动化程度较高的放电破碎分选工艺。国内目前也涌现了很多生产废旧锂电池破碎分选系统的厂家。
废旧动力电池因其含有多种有价金属成分逐渐成为资源化回收领域研究的热点。在废旧动力锂电池回收行业，动力锂电池破碎分选主要步骤为放电和破碎；现有的放电方式主要以盐水放电为主。该方式主要存在以下缺陷：1、对电池包腐蚀严重；2、电解液容易泄漏；3、盐水放电占地面积大；4、需对盐水进行无害化处理。现有的破碎分选方式为直接带电破碎为主。该方式主要存在以下缺陷：1、破碎时有易燃易爆的现象存在；2、电解液容易泄漏，收集困难；3、破碎时会产生大量粉尘；4、分选出的隔膜会粘附大量极粉，造成极粉回收率低；5、极粉混入大量铜、铝粉末，既造成铜、铝回收率低，又增加极粉中有价金属后续回收成本。
发明内容
本发明提出的一种安全环保的废旧锂电池带电破碎高效分选系统，可省略电池放电工序，解决使用放电设备导致电池回收成本较高、传统的破碎分选系统物相分离效率不高、废旧隔膜仍黏附大量极粉造成回收率不高等问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，包括放电系统和分选系统，所述放电系统包括第一双轴撕碎机、螺旋水冷装置、烘干机、电解液冷却回收装置、第一尾气处理装置，所述螺旋水冷装置设置在所述第一双轴撕碎机下方，所述螺旋水冷装置的出口接烘干机的进口，烘干后的物料进入晾晒区，晾晒区产生的有机气体回收后进入电解液冷却回收装置，放电系统产生的粉尘进入第一尾气处理装置进行处理；所述分选系统包括上料装置、振动给料器、磁选机、第二双轴撕碎机、单轴破碎机、旋风分离器、第一差异粒径双层滚筒筛、第一Z字风选设备、磁选机、涡电流分选设备、隔膜纸清洗机、第二Z字风选设备、精细破碎机、旋风分离器、第二差异粒径双层滚筒筛、摇摆筛、超声波振动筛、第二尾气处理装置，所述螺旋水冷装置设置在所述第一双轴撕碎机下方，所述螺旋水冷装置的出口接烘干机的进口，烘干后的物料进入晾晒区，晾晒区产生的有机气体回收后进入电解液冷却回收装置，放电系统产生的粉尘进入第一尾气处理装置进行处理；所述上料装置出口与振动给料器连接，所述振动给料器后接磁选机，然后接第二双轴破碎机、单轴破碎机，破碎的混合物料由气流输送管道经旋风分离器至第一差异粒径双层滚筒筛，滚筒筛与第一Z字风选设备连接，所述第一Z字风选设备分别与磁选机和隔膜纸清洗机连接，所述涡电流分选设备与磁选机连接，所述隔膜纸清洗机出口接第二Z字风选设备进口，第二Z字风选设备出口与精细破碎机进口连通，再经旋风分离器与第二差异粒径双层滚筒筛连通，所述第二差异粒径双层滚筒筛后依次连接有摇摆筛和超声波振动筛。
进一步的技术方案为，所述第一双轴撕碎机的进口上方设置有中间料仓，带电电池通过皮带输送机输送至中间料仓，开启料仓下部闸门，物料进入第一双轴撕碎机。
进一步的技术方案为，所述第一双轴撕碎机在破碎过程中持续通入氮气。
进一步的技术方案为，所述第一尾气处理装置包括脉冲除尘器、碱液喷淋塔和活性炭吸附设备，所述脉冲除尘器出口接碱液喷淋塔进口，碱液喷淋塔出口接活性炭吸附设备进口，尾气达标排放；所述第二尾气处理装置包括碱液喷淋塔和活性炭吸附设备，分选过程产生的粉尘由集气罩收集至第二尾气处理装置，经碱液喷淋和活性炭吸附回收处理。
进一步的技术方案为，所述晾晒区设置有有机气体回收装置，有机气体回收后由管道送至电解液冷却回收装置，回收处理后达标排放。
进一步的技术方案为，所述螺旋水冷装置顶端安装喷淋设施，另外安装声光报警装置，所述螺旋水冷装置内部为螺旋给料器，外部设置夹套，夹套内通循环水。
通过循环水降温，保持螺旋水冷装置温度控制在200℃内，一是使因初破剧烈放热的电池材料降温，二是使电解液等有机物解离并部分挥发至管道中。
螺旋水冷装置顶端安装喷淋设施，当检测到温度达设定值，立即开启阀门，进行喷淋，另外安装声光报警装置，两级水冷螺旋装置的出口接烘干机的进口内，筒体有效长度及厚度为9.5m,10mm；外7.5m,10mm。
进一步的技术方案为，所述破碎系统中上料装置为传送带加螺旋给料，给料最大量为50kg/min。
上料装置所进电池料为放电系统中烘干之后的电池料。
所述振动给料器将已放电电池破碎料送入磁选机，去除铁外壳，然后由传送带送入双轴破碎机进行二级破碎，减小大电池块的体积，再由传送带送入单轴破碎机进行三级破碎，破碎后的物料小于20mm。
进一步的技术方案为，所述第一差异粒径双层滚筒筛与第二差异粒径双层滚筒筛的滚筒筛孔径3mm，外层筛网80目。
进一步的技术方案为，所述第一Z字风选设备设置两级，一级Z字风选设备出料接磁选机除铁后由传送带送入涡电流分选设备，二级风选轻物料出口与隔膜纸清洗机进口连通，隔膜清洗机出口接第二Z字风选设备进口，第二Z字风选设备出口接隔膜减容装置进口，隔膜减容装置出口与精细破碎机进口连通。
进一步的技术方案为，所述第二差异粒径双层滚筒筛的筛下物进入摇摆筛，摇摆筛，筛中物由传送带返回第一Z字风选设备，筛上物返回第二差异粒径双层滚筒筛，所述摇摆筛的筛下物为极粉，筛上物返回第二差异粒径双层滚筒筛，极粉中仍含有部分铜铝颗粒，进入超声波振动筛精细筛分。
筛下物为极粉，收集储存，筛中物和筛上物主要为铜铝。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：采用惰性气体-热量调控吸收保护装置，省略电池放电流程，节省空间与成本，既避免了放电过程中电池包腐蚀严重、电解液泄漏等资源的浪费，又实现了锂离子电池带电破碎的安全规模化运行；采用电解液冷凝回收系统，将难处理的电解液资源化回收，实现了电解液的高效回收，极大降低了人员操作风险和环境污染；采用差异粒径双层滚筒筛装置，进一步实现绝大部分铜铝、极粉、外壳的相互分离，约70％极粉被回收，极大降低后续破碎分选负荷；采用可控折曲隔膜清洗装置、隔膜减容装置，实现了隔膜中极粉的完全剥离，增大了废旧隔膜的资源化转移性；该套工艺及装备可明显提升生产能力，实现工业级批量化生产。
附图说明
图1为本发明的放电系统的设备图；
图2为本发明的破碎分选系统的设备图。
其中，1-上料装置，2-振动给料器，3-磁选机，4-第二双轴撕碎机，5-单轴撕碎机，6-旋风分离器，7-第一差异粒径双层圆筒筛，8-磁选机，9-涡电流分选设备，10-第一Z字风选设备，11-隔膜纸清洗机，12-第二Z字风选设备，13-精细破碎机，14-旋风分离器，15-第二差异粒径双层圆筒筛，16-旋风分离器，17-摇摆筛，18-超声波振动筛，19-第二尾气处理装置，20-第一双轴撕碎机，21-螺旋水冷装置，22-烘干机，23-晾晒区，24-电解液冷却回收装置，25-第一尾气处理装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的解释和说明。
实施例1
如图1和图2所示，本发明提供了一种安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，包括放电系统和分选系统，所述放电系统包括第一双轴撕碎机20、螺旋水冷装置21、烘干机22、电解液冷却回收装置24、第一尾气处理装置25；所述分选系统包括上料装置1、振动给料器2、磁选机3、第二双轴撕碎机4、单轴破碎机5、旋风分离器6、第一差异粒径双层滚筒筛7、第一Z字风选设备10、磁选机8、涡电流分选设备9、隔膜纸清洗机11、第二Z字风选设备12、精细破碎机13、旋风分离器14、第二差异粒径双层滚筒筛15、旋风分离器16、摇摆筛17、超声波振动筛18、第二尾气处理装置19。
所述放电系统的第一双轴撕碎机20的进口上方设置中间料仓，带电电池通过皮带输送机的爬坡提升输送至中间料仓，待装完一袋料，关闭料仓上部闸门，充入氮气至中间料仓后，开启料仓下部闸门，物料进入第一双轴撕碎机20。第一双轴撕碎机20在破碎过程中持续通入氮气，避免燃爆。螺旋水冷装置21设置在第一双轴撕碎机20的下方，螺旋水冷装置21的进口对着第一双轴撕碎机20的出口。当带电电池经第一双轴撕碎机20初破后，螺旋水冷装置21，内部为螺旋给料器，外部设置夹套，夹套内通循环水。通过循环水降温，保持两级水冷螺旋装置温度控制在200℃内，一是使因初破剧烈放热的电池材料降温，二是使电解液等有机物解离并部分挥发至管道中。螺旋水冷装置21顶端安装喷淋设施，当检测到温度达设定值，立即开启阀门，进行喷淋，另外安装声光报警装置，螺旋水冷装置21的出口接烘干机22的进口内，筒体有效长度及厚度为9.5m,10mm；外7.5m,10mm。经过烘干之后的破碎电池块进入晾晒区23，使电解液等有机物充分挥发。晾晒区设置有机气体回收装置，有机气体回收后由管道送至电解液冷却回收装置24，回收处理后达标排放。第一双轴撕碎机20过程产生的粉尘进入第一尾气处理装置25，经集气罩收集至脉冲除尘器，脉冲除尘器出口接碱液喷淋塔进口，碱液喷淋塔出口接活性炭吸附设备进口，尾气达标排放。
所述分选系统的上料装置1为传送带加螺旋给料，设计螺旋叶片内径600mm，外径800mm。给料最大量为50kg/min，调速控制。上料装置1所进电池料为放电系统中烘干之后的电池料。螺旋给料器出口接振动给料器2，目的是控制均匀进料。所述振动给料器2将已放电电池破碎料送入磁选机3，去除铁外壳，然后由传送带送入第二双轴破碎机4进行二级破碎，减小大电池块的体积，再由传送带送入单轴破碎机5进行三级破碎，破碎后的物料小于20mm。所述破碎的混合物料由气流输送管道、旋风分离器6、螺旋喂料机至第一差异粒径双层滚筒筛7，滚筒筛孔径3mm，外层筛网80目，通过筛分后，筛下物(极粉)收集储存，筛中物和筛上物进入第一Z字风选设备10。所述第一Z字风选设备10设置两级，一级Z字风选设备后出料为铁、铜和铝，出料接磁选机8除铁后由传送带送入涡电流分选设备9，分离回收铜、铝。所述第一Z字风选设备的二级分选轻物料出口与隔膜纸清洗机11进口连通。隔膜清洗机11清洗后的隔膜进入第二Z字风选设备12，使隔膜纸上黏附的极粉高效剥离。所述第二Z字风选设备下方出口接隔膜减容装置进口，压缩隔膜容积，增大废旧隔膜的资源化转移性。所述第二Z字风选设备12与隔膜减容装置的重物料由传送带输送至精细破碎机13进行材料细破，再经旋风分离器14进入第二差异粒径双层滚筒筛15，筛下物为极粉，收集储存，筛中物和筛上物2主要为铜铝。所述筛中物由传送带返回第二Z字风选设备10，分离得到高精度铜粒。所述筛下物进入摇摆筛17，摇摆筛筛下物为极粉；极粉中仍含有部分铜铝颗粒，进入超声波振动筛18精细筛分。筛上物通过旋风收尘、传送带返回第二差异粒径双层滚筒筛15，达到循环处理目的。所述破碎分选过程产生的粉尘由集气罩收集至第二尾气处理装置19处理。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (10)
1.一种安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，包括放电系统和分选系统，所述放电系统包括第一双轴撕碎机、螺旋水冷装置、烘干机、电解液冷却回收装置、第一尾气处理装置，所述螺旋水冷装置设置在所述第一双轴撕碎机下方，所述螺旋水冷装置的出口接烘干机的进口，烘干后的物料进入晾晒区，晾晒区产生的有机气体回收后进入电解液冷却回收装置，放电系统产生的粉尘进入第一尾气处理装置进行处理；所述分选系统包括上料装置、振动给料器、磁选机、第二双轴撕碎机、单轴破碎机、旋风分离器、第一差异粒径双层滚筒筛、第一Z字风选设备、磁选机、涡电流分选设备、隔膜纸清洗机、第二Z字风选设备、精细破碎机、旋风分离器、第二差异粒径双层滚筒筛、摇摆筛、超声波振动筛、第二尾气处理装置，所述螺旋水冷装置设置在所述第一双轴撕碎机下方，所述螺旋水冷装置的出口接烘干机的进口，烘干后的物料进入晾晒区，晾晒区产生的有机气体回收后进入电解液冷却回收装置，放电系统产生的粉尘进入第一尾气处理装置进行处理；所述上料装置出口与振动给料器连接，所述振动给料器后接磁选机，然后接第二双轴破碎机、单轴破碎机，破碎的混合物料由气流输送管道经旋风分离器至第一差异粒径双层滚筒筛，滚筒筛与第一Z字风选设备连接，所述第一Z字风选设备分别与磁选机和隔膜纸清洗机连接，所述涡电流分选设备与磁选机连接，所述隔膜纸清洗机出口接第二Z字风选设备进口，第二Z字风选设备出口与精细破碎机进口连通，再经旋风分离器与第二差异粒径双层滚筒筛连通，所述第二差异粒径双层滚筒筛后依次连接有摇摆筛和超声波振动筛。
2.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述第一双轴撕碎机的进口上方设置有中间料仓，带电电池通过皮带输送机输送至中间料仓，开启料仓下部闸门，物料进入第一双轴撕碎机。
3.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述第一双轴撕碎机在破碎过程中持续通入氮气。
4.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述第一尾气处理装置包括脉冲除尘器、碱液喷淋塔和活性炭吸附设备，所述脉冲除尘器出口接碱液喷淋塔进口，碱液喷淋塔出口接活性炭吸附设备进口，尾气达标排放；所述第二尾气处理装置包括碱液喷淋塔和活性炭吸附设备，分选过程产生的粉尘由集气罩收集至第二尾气处理装置，经碱液喷淋和活性炭吸附回收处理。
5.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述晾晒区设置有有机气体回收装置，有机气体回收后由管道送至电解液冷却回收装置，回收处理后达标排放。
6.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述螺旋水冷装置顶端安装喷淋设施，另外安装声光报警装置，所述螺旋水冷装置内部为螺旋给料器，外部设置夹套，夹套内通循环水。
7.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述破碎系统中上料装置为传送带加螺旋给料，给料最大量为50kg/min。
8.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述第一差异粒径双层滚筒筛与第二差异粒径双层滚筒筛的滚筒筛孔径3mm，外层筛网80目。
9.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述第一Z字风选设备设置两级，一级Z字风选设备出料接磁选机除铁后由传送带送入涡电流分选设备，二级风选轻物料出口与隔膜纸清洗机进口连通，隔膜清洗机出口接第二Z字风选设备进口，第二Z字风选设备出口接隔膜减容装置进口，隔膜减容装置出口与精细破碎机进口连通。
10.根据权利要求1所述的安全环保的废旧锂电池带电破碎分选系统，其特征在于，所述第二差异粒径双层滚筒筛的筛下物进入摇摆筛，摇摆筛，筛中物由传送带返回第二Z字风选设备，筛上物返回第二差异粒径双层滚筒筛，所述摇摆筛的筛下物为极粉，筛上物返回第二差异粒径双层滚筒筛，极粉中仍含有部分铜铝颗粒，进入超声波振动筛精细筛分。
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