CN114833167A - 一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法 - Google Patents

一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其包括，将含有黑粉的铜铝箔颗粒与含酸水溶液在超声波池中通过搅拌组件充分搅拌，形成极具流动性的均匀料浆；采用超声波穿透所述料浆，作用到其中的铜铝箔颗粒上，实现铜铝箔颗粒的脱黑粉；脱粉后的所述料浆输送至分离设备筛分出铜铝箔颗粒和含黑粉的液体。本发明将含有黑粉的铜铝箔颗粒与含酸水溶液充分搅拌，形成极具流动性的准均匀料浆，超声波穿透该料浆，均匀作用到其中的各颗粒上，实现铜铝箔颗粒与黑粉的脱离。

Description

一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法
技术领域
本发明涉及锂电池回收技术领域，特别是一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法。
背景技术
随着电动汽车的发展，报废的三元锂电池会越来越多。镍钴锰锂皆为稀缺资源，报废的三元锂电池的资源回收、镍钴锰锂的重复利用事关新能源的发展，符合国家的战略规划和政策导向。
对于单纯的湿式回收工艺，由于未破碎成颗粒的电池极片的比重约为2，远大于水，大量未破碎极片放入水中将沉淀到池部，将严重妨碍超声波的穿透，影响超声波的震动脱粉和清洗效果；对于单纯的干式回收工艺，破碎易造成铜铝细粉含量增多，黑粉也难以回收干净。相对而言，干湿混合式回收工艺则是先将极片制作成空心的颗粒，回收绝大部分黑粉后，将颗粒与含酸水溶液充分搅拌，颗粒将悬浮于其中，形成极具流动性的准均匀料浆。超声波穿透料浆能力强，可均匀作用到其中的各颗粒上，从而实现各颗粒的脱粉效果。但超声波洗涤面临的主要问题是，铜铝箔颗粒加入液体时将悬浮于液面上方，并产生板结。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
为解决铜铝箔颗粒悬浮于液面、产生板结的问题，本发明提供如下技术方案：一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，适合于废旧三元锂电池干式大颗粒破碎和筛选以后的剩余黑粉回收处理工艺过程，其包括铜铝箔颗粒料浆制作、洗涤剂及添加方式、超声波洗涤、洗后液置换、二次洗涤的洗涤剂及添加方式、二次洗涤的超声波洗涤以及出料的分离筛分。
所述铜铝箔颗粒料浆制作包括：
颗粒物料投入到液面上方的螺旋桨处，螺旋桨持续将悬浮物料往下压入液体中。液面下的螺旋桨，接力驱动料浆往下流动。料浆到达从超声波池子底部后，向四周扩散，沿池壁往上回流。通过螺旋桨的充分搅拌，制作成固含量均匀流动性的料浆；
所述洗涤剂及添加方式包括：
按指定的方式向所述料浆中加入添加剂，以利于缩短铜铝箔颗粒物料的超声波洗涤时间，减少洗涤次数，减少颗粒上的黑粉残留；
所述超声波洗涤包括：
对所述料浆中施加足够强度的超声波，并使料浆依次经过池底及池壁的超声波，在料浆中的铜铝箔颗粒与黑粉之间生成众多微小气泡，从而使黑粉脱离铜铝箔，达到洗涤效果；
所述洗涤液置换包括：
池子底部装有液体排空口，液体排空口上方装有漏网，漏网阻止铜铝箔流向液体排空口，允许液体流出。液体排空口的含黑粉液体注入压滤机，压滤出黑粉和滤出液。洗涤液置换有两种方式，其一是排液的同时池子等量补充液体(压滤机的滤出液)；其二是将超声波洗涤后的含有丰富黑粉的液体排空，置换上不含黑粉等固体的液体，重新搅拌生成料浆。
所述二次洗涤的洗涤剂及添加方式包括：
按指定的方式向所述第二次洗涤的料浆中加入添加剂，以利于缩短铜铝箔颗粒物料的超声波洗涤时间，减少洗涤次数，减少颗粒上的黑粉残留；
所述二次洗涤的超声波洗涤包括：
对所述二次洗涤的料浆中施加足够强度的超声波，在料浆中的铜铝箔颗粒与黑粉之间生成众多微小气泡，从而使黑粉脱离铜铝箔，达到洗涤效果；
所述出料的筛分包括：
池子底部装有料浆排空口，将洗涤后的料浆排向分离设备。料浆经过所述洗涤剂及超声波洗涤指定的时间后，所述颗粒上的黑粉进入液体中，料浆中包含黑粉、铜铝箔颗粒及液体，将该料浆均匀排泄到分离设备上，分离设备的筛网筛分出铜铝箔颗粒和含黑粉的液体。所述液体回收用于酸浸，铜铝箔颗粒则去铜铝箔分选。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：所述含酸水溶液内包括硫酸和双氧水，所述硫酸加入量为水重量的2～5％，所述双氧水加入量为料浆重量的0.5～1％。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：铜铝箔颗粒料浆制作按0.8吨液体加入不多于200kg颗粒物料的比例制作，固含量不高于20％；固含量过高会影响搅拌效果和料浆流动性。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：超声波池包括清洗腔和超声波发生器，超声波发生器安装在超声波池四周及池底，清洗腔底部开设有料浆排空口，清洗腔侧壁开设有液体排空口，液体排空口位置处安装有滤网；搅拌组件，包括驱动电机、连接杆和搅拌件，驱动电机固定在所述超声波池上方，驱动电机通过连接杆与搅拌件连接，搅拌件位于所述清洗腔内；振动筛，振动筛通过输送管道与所述料浆排空口连通。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：所述驱动电机输出轴连接有转盘，转盘上偏心安装有驱动杆，所述连接杆顶端通过铰接轴与驱动杆铰接，且铰接轴与连接杆转动连接，连接杆中部位置开设有第一长条槽。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：所述搅拌组件还包括限位转动件，限位转动件包括安装在所述超声波池顶部的限位块，限位块上开设有滑移槽和第二长条槽，且滑移槽纵向贯穿限位块，第二长条槽垂直贯穿限位块。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：所述滑移槽内设置有转动齿轮，所述转动齿轮中心位置开设有通孔，通孔内设置有转动横杆,所述限位转动件一侧安装有长齿条，长齿条与转动齿轮相啮合。
作为本发明所述三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法的一种优选方案，其中：所述连接杆贯穿所述限位块的第二长条槽和所述转动齿轮的通孔延伸至所述清洗腔内，所述转动横杆位于所述第一长条槽内。
本发明有益效果为：本发明将含有黑粉的铜铝箔颗粒与含酸水溶液充分搅拌，形成极具流动性的准均匀料浆，超声波穿透该料浆，均匀作用到其中的各颗粒上，实现铜铝箔颗粒与黑粉的脱离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1清洗流程示意图。
图2为本发明实施例2清洗流程示意图。
图3为本发明进行清洗的装置整体结构示意图。
图4为本发明超声波池内部结构示意图。
图5为本发明搅拌组件结构示意图。
图6为本发明连接杆-限位转动件安装示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1和图3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其包括，将含有黑粉的铜铝箔颗粒与含酸水溶液在超声波池100中通过搅拌组件200充分搅拌，形成极具流动性的均匀料浆，超声波池100设置有两个排出口，一个料浆排空口103，一个为液体排空口104，液体排空口104出安装有滤网，用于过滤铜铝箔颗粒；采用超声波穿透料浆，作用到其中的铜铝箔颗粒上，实现铜铝箔颗粒的脱黑粉；脱粉后的料浆输送至分离设备300，筛分出铜铝箔颗粒和含黑粉的液体；最后采用压滤机过滤含黑粉的液体。分离设备300可采用振动筛或螺旋离心机等设备，含有黑粉的铜铝箔颗粒可进行一次或两次洗涤。
一次洗涤时，先往超声波池100内注入80％容量的水，加入液体重量3％的硫酸，然后往超声波池100内倒入铜铝箔颗粒物料；搅拌组件200工作将颗粒物料连续推送入水中，逐渐成为均匀料浆；启动超声波，同时在15分钟内均匀加入0.5％料浆重量的双氧水，清洗过程中同时开启液体排空口104，过滤铜铝箔颗粒，夹杂黑粉的洗涤液经液体排空口104注入到压滤机中，压滤出黑粉和滤出液，滤出液重新注入超声波池100中以进行循环洗涤。
实施例2
参照图2和图3，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其不同于第一个实施例的是采用两次洗涤，先往超声波池100内注入80％容量的水，加入液体重量3％的硫酸，然后往超声波池100内倒入铜铝箔颗粒物料；搅拌组件200工作将颗粒物料连续推送入水中，逐渐成为均匀料浆；启动超声波，同时在15分钟内均匀加入0.5％料浆重量的双氧水；15分钟后关闭超声波，只排空洗涤液。
再次往超声波池100内注入80％容量的水，加入液体重量3％的硫酸，搅拌组件200工作搅拌颗粒物料；启动超声波，同时在15分钟内均匀加入0.5％料浆重量的双氧水；15分钟后关闭超声波；排净超声波池100内料浆，并输送至分离设备300，筛分出铜铝箔颗粒和含黑粉的液体；最后将筛分出的液体注入到压滤机中，压滤出黑粉和滤出液，滤出液可作为下次清洗液使用注入超声波池100中。
相比于单纯超声波清洗、或加酸超声波清洗，在加酸后再均匀加入双氧水，清洗效果极佳，极大减少了清洗的液体用量，缩短了清洗时间，提高了设备产能。
两次洗涤的效果远优于单次洗涤。在采用两次洗涤工艺时，通常需要将料浆振动筛分后，再次往超声波池100投料洗涤。本实施例提出的洗后液、料浆的双排空口设计方案，分别用于首次洗涤的洗后液排空和第二次洗涤的料浆排空，实现了超声波池100的一次投料、两次洗涤的功能。既提高了设备的工作效率，又降低了加料、卸料的工作量。
实施例3
参照图3至图6，为本发明第三个实施例：超声波池100包括清洗腔101和超声波发生器102，超声波发生器102安装在超声波池100四周及池底，超声波发生器102作为超声波震动源对料浆施加足够强度的超声波，超声波池100用于清洗破碎后的含有黑粉的铜铝箔颗粒料浆，对料浆施加足够强度的超声波，使得料浆中的铜铝箔颗粒与黑粉之间生成众多微小气泡，从而使黑粉脱离铜铝箔，达到洗涤效果；搅拌组件200用于加快铜铝箔颗粒与黑粉的分离效率，搅拌组件200包括驱动电机201、连接杆202和搅拌件203，驱动电机201固定在超声波池100上方，驱动电机201通过连接杆202与搅拌件203连接，搅拌件203位于清洗腔101内，通过驱动电机201带动搅拌件203对清洗腔101内的料浆进行搅拌，从而加快铜铝箔颗粒与黑粉的分离效率；分离设备300通过输送管道301与料浆排空口103连通，筛分出铜铝箔颗粒和含黑粉的液体；压滤机，分离设备300筛分出的液体注入到压滤机,压滤出黑粉和滤出液。
进一步的，清洗腔101底部开设有料浆排空口103，清洗腔101侧壁开设有液体排空口104，液体排空口104位置处安装有滤网，滤网为60目细漏网，洗后液可以通过滤网自液体排空口104流出，铜铝箔颗粒则留在清洗腔101底部，料浆排空口103用于排出清洗腔101内所有料浆。超声波发生器102安装在超声波池100四周及池底。
进一步的，驱动电机201输出轴连接有转盘201a，转盘201a上偏心安装有驱动杆201b，连接杆202与驱动杆201b铰接。需要搅拌时，开启驱动电机201，驱动电机201工作带动转盘201a转动，转盘201a转动带动偏心安装驱动杆201b转动，驱动杆201b转动带动与其铰接的连接杆202产生垂直和横向的同时位移，从而使得搅拌件203对清洗腔101的料浆进行搅拌，同时，搅拌件203在做垂直方向的位移时，会到达料浆液面上方，从而将悬浮于液面上的颗粒物料连续往下推入液体中，搅拌成均匀料浆。
进一步的，连接杆202顶端通过铰接轴202a与驱动杆201b铰接，且铰接轴202a与连接杆202转动连接，即连接杆202可相对于铰接轴202a发生转动，连接杆202中部位置开设有第一长条槽202b。
搅拌组件200还包括限位转动件204，限位转动件204包括安装在超声波池100顶部的限位块204a，限位块204a横跨在超声波池100顶部，限位块204a上开设有滑移槽204a-1和第二长条槽204a-2，且滑移槽204a-1纵向贯穿限位块204a，第二长条槽204a-2垂直贯穿限位块204a，滑移槽204a-1用于转动齿轮204b的位移，第二长条槽204a-2用于连接杆202的位移。
滑移槽204a-1内设置有转动齿轮204b，转动齿轮204b的高度略小于滑移槽204a-1的高度，使得转动齿轮204b能够沿着滑移槽204a-1移动，转动齿轮204b中心位置开设有通孔204b-1，通孔204b-1内设置有转动横杆204b-2,限位转动件204一侧安装有长齿条204c，长齿条204c与转动齿轮204b相啮合。
连接杆202贯穿限位块204a的第二长条槽204a-2和转动齿轮204b的通孔204b-1延伸至清洗腔101内，转动横杆204b-2位于第一长条槽202b内。
当启动驱动电机201后，在驱动杆201b的作用下，连接杆202发生垂直方向和横向的同时位移。连接杆202做横向位移时，由于连接杆202穿过转动齿轮204b中心位置通孔204b-1，从而推动转动齿轮204b沿着限位块204a的滑移槽204a-1与连接杆202做同方向的横向位移，转动齿轮204b又与长齿条204c相啮合，转动齿轮204b在连接杆202和长齿条204c的双重作用下会发生转动，转动齿轮204b转动，转动齿轮204b通孔204b-1内设置的转动横杆204b-2位于连接杆202的第一长条槽202b，在转动横杆204b-2的作用下，连接杆202同时发生转动，从而带动连接杆202底端的搅拌件203转动，即连接杆202在做横向位移的同时还在转动；连接杆202做垂直方向位移时，由于连接杆202中部开设有第一长条槽202b，转动横杆204b-2沿着第一长条槽202b上下移动，不会影响连接杆202的垂直位移。
通过限位转动件204实现当转盘201a驱动连接杆202横向位移时，同时发生转动，从而带动连接杆202底端的搅拌件203转动，则在连接杆202运动过程中，同时会发生上下位移、横向位移和顺时针转动(或逆时针转动)，连接杆202底端的搅拌件203也会同时发生上下位移、横向位移和顺时针转动(或逆时针转动)，从而实现对清洗腔101内料浆的充分搅拌，使得铜铝箔颗粒与黑粉地脱离更加高效、充分。
进一步的，搅拌件203包括推压搅拌件203a和混合搅拌件203b，推压搅拌件203a安装于连接杆202底端，混合搅拌件203b通过搅拌杆203c安装在推压搅拌件203a两侧，且混合搅拌件203b位于推压搅拌件203a下方。推压搅拌件203a包括推压板，推压板上开设有流槽，混合搅拌件203b由多组搅拌扇叶组成。
推压搅拌件203a主要是将悬浮于水面上的颗粒物料连续往下推入液体中，颗粒物料到达清洗腔101底部后，沿四周往上回流，形成循环，提高料浆搅拌效率，便于超声波作用于颗粒物料实现脱粉，防止铜铝箔颗粒漂浮在液面，影响后续脱粉，当连接杆202运动到最高点时，推压搅拌件203a会达到液面上方，这样当连接杆202回落时，推压搅拌件203a会将漂浮在液面上的铜铝箔颗粒压入液体中。混合搅拌件203b位于推压搅拌件203a下方两侧，即使连接杆202运动到最高点，混合搅拌件203b仍处于料浆中，在连接杆202的作用下不断转动对清洗腔101内料浆进行搅拌，形成极具流动性的准均匀料浆，从而便于超声波穿透该料浆，均匀作用到其中的各铜铝箔颗粒上，实现各颗粒的脱粉。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：包括，
将含有黑粉的铜铝箔颗粒与含酸水溶液在超声波池(100)中通过搅拌组件(200)充分搅拌，形成极具流动性的均匀料浆；
采用超声波穿透所述料浆，作用到其中的铜铝箔颗粒上，实现铜铝箔颗粒的脱黑粉；
脱粉后的所述料浆输送至分离设备(300)，筛分出铜铝箔颗粒和含黑粉的液体。
2.如权利要求1所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述搅拌组件(200)包括液面上方螺旋桨和液面下方螺旋桨，液面上方螺旋桨将悬浮于水面上的所述铜铝箔颗粒持续往下推入溶液中，液面下方螺旋桨驱动所述料浆沿池中央由上往下、沿池子四周由下往上循环流动，向四周扩散，并沿池壁往上回流，搅拌成均匀料浆，循环流动的料浆采用超声波实现洗涤脱粉。
3.如权利要求2所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述超声波(100)中含酸水溶液过滤后注入压滤机，压滤出黑粉和滤出液，滤出液作为清洗液重新注入超声波池(100)中循环利用，边洗涤边回收黑粉。
4.如权利要求3所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述超声波池(100)设置有料浆排空口(103)和液体排空口(104)，液体排空口(104)上方装有漏网，漏网过滤铜铝箔颗粒，所述含有黑粉的铜铝箔颗粒经过两次洗涤，首次洗涤通过液体排空口(104)排空液体，重新加入新鲜液体后进行第二次洗涤，之后将洗涤液连同物料颗粒一起通过料浆排空口(103)输送至所述分离设备(300)。
5.如权利要求4所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述含酸水溶液内包括硫酸和双氧水，所述硫酸加入量为水重量的2～5％，所述双氧水在洗涤过程中均速加入，为料浆重量的0.5～1％，所述料浆中的固含量不高于20％。
6.如权利要求5所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述分离设备(300)采用振动筛或螺旋离心机，分离设备(300)筛分出的液体注入到压滤机，压滤出黑粉和滤出液，滤出液作为清洗液重新注入超声波池(100)中循环利用。
7.如权利要求1-6任一所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：
超声波池(100)，包括清洗腔(101)和超声波发生器(102)，超声波发生器(102)安装在超声波池(100)四周及池底，清洗腔(101)底部开设有料浆排空口(103)，清洗腔(101)侧壁开设有液体排空口(104)，液体排空口(104)位置处安装有滤网；
搅拌组件(200)，包括驱动电机(201)、连接杆(202)和搅拌件(203)，驱动电机(201)固定在所述超声波池(100)上方，驱动电机(201)通过连接杆(202)与搅拌件(203)连接，搅拌件(203)位于所述清洗腔(101)内；
分离设备(300)，分离设备(300)通过输送管道与所述料浆排空口(103)连通。
8.如权利要求7所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述驱动电机(201)输出轴连接有转盘(201a)，转盘(201a)上偏心安装有驱动杆(201b)，所述连接杆(202)顶端通过铰接轴(202a)与驱动杆(201b)铰接，且铰接轴(202a)与连接杆(202)转动连接，连接杆(202)中部位置开设有第一长条槽(202b)。
9.如权利要求8所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述搅拌组件(200)还包括限位转动件(204)，限位转动件(204)包括安装在所述超声波池(100)顶部的限位块(204a)，限位块(204a)上开设有滑移槽(204a-1)和第二长条槽(204a-2)，且滑移槽(204a-1)纵向贯穿限位块(204a)，第二长条槽(204a-2)垂直贯穿限位块(204a)。
10.如权利要求9所述的三元锂电池干湿混合式回收中的清洗方法，其特征在于：所述滑移槽(204a-1)内设置有转动齿轮(204b)，所述转动齿轮(204b)中心位置开设有通孔(204b-1)，通孔(204b-1)内设置有转动横杆(204b-2),所述限位转动件(204)一侧安装有长齿条(204c)，长齿条(204c)与转动齿轮(204b)相啮合，所述连接杆(202)贯穿所述限位块(204a)的第二长条槽(204a-2)和所述转动齿轮(204b)的通孔(204b-1)延伸至所述清洗腔(101)内，所述转动横杆(204b-2)位于所述第一长条槽(202b)内。
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