CN115647006A - 一种含锂废料中分离回收锂材料的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂材料分离回收技术领域，具体涉及一种含锂废料中分离回收锂材料的装置及方法，包括预处理罐，预处理罐上部和下部分别设置有进料口和出料口，预处理罐内中部设置有圆锥导盘，圆锥导盘上设置有上搅拌件，圆锥导盘外侧通过环形斜导板与预处理罐内侧壁连接，环形斜导板下端开设有第一出液口，第一出液口连通有出液总管，圆锥导盘与环形斜导板连接处等间距设置有多个上通口，圆锥导盘侧壁上设置有第一门槽，第一门槽内底部通过第一移动件与上隔板连接，第一移动件用于控制上隔板移动将上通口关或开，圆锥导盘侧壁上设置有用于关闭或打开上通口的上隔板。本发明提高了固液分离的效率，进而提高了回收锂材料的效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂材料分离回收技术领域，尤其涉及一种含锂废料中分离回收锂材料的装置及方法。
背景技术
近年来，随着人类对新能源电动汽车等需求的不断增长,产生大量废旧锂电池，势必造成资源的巨大浪费和环境的严重污染。因此，从降低成本、环境保护等方面考虑，从含锂废料中回收锂材料，对于实现我国新能源电动汽车产业的可持续发展，具有重要意义。
如 2021年10月15日公开了一件公开号为CN113502398A，名称为一种退役电池正极极片剥离和浸出的方法与装置，包括剥离釜和浸出釜，剥离釜通过剥离釜支架固定，浸出釜通过浸出釜支架固定，所述剥离釜和浸出釜通过物料传输管路相连，所述剥离釜内设有剥离搅拌桨、网篮和超声探头，网篮通过卡扣固定于剥离釜的釜壁，可通过提升釜顶后取出，在加热和搅拌条件下将活性物质进行溶解浸出，搅拌结束后浸出釜中的浸出浆料从放料口流出，过滤后收集液相得到浸出液，实现活性物质与铝箔的高效分离；但是申请人发现浸出浆料直接过滤得到浸出液，这样获得浸出液的速度较慢，降低了固液分离的效率，进而降低了回收材料的效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种含锂废料中分离回收锂材料的装置及方法，以解决固液分离效率差的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，包括预处理罐，所述预处理罐上部和下部分别设置有进料口和出料口，所述预处理罐内中部设置有圆锥导盘，所述圆锥导盘上设置有上搅拌件，所述上搅拌件用于对反应物料进行搅拌，所述圆锥导盘外侧通过环形斜导板与所述预处理罐内侧壁连接，所述环形斜导板下端开设有第一出液口，所述第一出液口连通有出液总管，所述圆锥导盘与所述环形斜导板连接处等间距设置有多个上通口，所述圆锥导盘侧壁上设置有第一门槽，所述第一门槽内底部通过第一移动件与上隔板连接，所述第一移动件用于控制所述上隔板移动将上通口关或开，所述圆锥导盘侧壁上设置有用于关闭或打开所述上通口的上隔板，所述圆锥导盘下端连接有圆柱敞开盒，所述圆柱敞开盒内设置有震动器，所述圆柱敞开盒外侧设置有与所述预处理罐内侧壁连接的环形固定板，所述环形斜导板下端与所述环形固定板连接，所述环形固定板与所述圆柱敞开盒之间设置有环形通道，所述环形通道内上部设置有与所述圆锥导盘连接有竖直传感器，所述环形通道内滑动连接有环形倾斜移动板，所述环形倾斜移动板下端通过连接架连接有升降件，所述升降件用于控制所述环形倾斜移动板上下移动，所述竖直传感器、所述升降件和所述第一移动件均连接有控制器。
可选的，所述环形固定板上设置有下分隔件，所述下分隔件等角度开设在所述环形固定板内侧壁上的多个容纳槽，所述容纳槽内设置有下隔板，所有所述容纳槽外侧设置有环形转动板，所述环形转动板连接有转动件，所述转动件用于控制所述环形转动板转动，所述环形转动板下部等角度设置有多个与所述下隔板配合设置的弧形滑槽，所述弧形滑槽内抵触设置有与所述下隔板固定连接的连接杆，所述连接杆与所述容纳槽之间通过牵引弹簧连接，所述弧形滑槽上端设置有阻挡段，相邻的两个所述阻挡段之间设置有连通段,每个所述容纳槽上方均设置有过滤段，相邻的两个过滤段通过检测段连接，所述检测段设置有上侧传感器及位于所述上侧传感器下方的下侧传感器，所述下侧传感器上方设置有上侧传感器，所述下侧传感器位于所述容纳槽上方，所述环形转动板外侧设置有环形连通管，所述环形连通管环内设置有与所述过滤段配合设置有的连通支管，所述环形连通管环外通过第二出液口连通有出液支管，所述出液支管与所述出液总管侧壁连通，所述上侧传感器、所述下侧传感器和所述转动件中的转动电机均与所述控制器连接。
可选的，所述环形转动板通过环形滑件与所述环形固定板滑动连接。
可选的，所述转动件包括与所述环形转动板上端连接有环形齿条，所述环形齿条下端啮合传动连接有转动齿轮，所述转动齿轮连接有转动电机。
可选的，所述容纳槽开口处的下端开设有第二门槽，所述第二门槽内底部通过第二移动件与移动门连接，所述第二移动件用于控制所述移动门移动将容纳槽的开口关或开。
可选的，所述上搅拌件包括位于所述预处理罐顶部的驱动电机，所述驱动电机输出端通过驱动转轴连接有上搅拌轴，所述驱动转轴贯穿伸入所述预处理罐内，所述上搅拌轴侧壁上设置有多个位于所述预处理罐内的上搅拌板，所述上搅拌轴下端连接有与所述圆锥导盘配合设置的刮板。
可选的，所述震动器包括与所述上搅拌轴共轴连接的中连接轴，所述圆柱敞开盒内设置有多个与所述中连接轴连接的震动弹簧，所述震动弹簧的端部设置有震动球，位于最上端的所述震动球与所述圆锥导盘下端面抵触设置，其他的所述震动球与所述圆柱敞开盒内侧壁接触设置，所述圆锥导盘下端面和所述圆柱敞开盒内侧壁均设置有多个凸起。
可选的，所述圆柱敞开盒下方设置有下搅拌件，所述下搅拌件包括与所述中连接轴连接的下搅拌轴，所述下搅拌轴的侧壁上设置有多个下搅拌板，所述预处理罐与所述出料口之间连通有出料斗，所述下搅拌轴下端连接有与所述出料斗配合刮理的刮理板。
可选的，所述预处理罐下端通过出料口连接有一级罐，所述一级罐通过一级提锂渣管连通有二级罐，所述二级罐通过二级提锂渣管连通有三级罐，所述三级罐下端连通有三级提锂渣管，所述一级罐、二级罐和三级罐上均设置进料口和出液总管，所述预处理罐与所述一级罐、所述一级罐与所述二级罐及所述二级罐和所述三级罐之间均连通有回锂气管，所述回锂气管内设置有单向阀。
基于上述实施方式，提出一种含锂废料中分离回收锂材料的装置的回收方法，包括如下步骤：
步骤一、将含锂的原材料或者废弃物进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
步骤二、将含锂物料和水及反应气体输入到预处理罐中，控制固液比、温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、水输入到一级罐中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到一级罐中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往一级罐中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、水输入到二级罐中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到二级罐中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往二级罐中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；
步骤八、将二级提锂渣、水输入到三级罐中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到三级罐中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往三级罐中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到三级提锂液、三级提锂尾气及三级提锂渣；
步骤九、对三级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制。
含锂的原材料或者废弃物可以来自：锂电池正负极粉及前驱体生产、锂电池电解液生产、锂电单体及电池组生产和组装、锂电池研发和测试、锂电池梯次利用、锂电池退役报废等过程中产生的含锂元素的废料，或者其他行业中含锂元素原料和废弃物。
可选的，反应气体包括一级罐的一级提锂尾气、二级罐的二级提锂尾气或/和三级罐的三级提锂尾气、或/和锅炉烟道气、或/和电池废料热解炉尾气、或/和燃煤锅炉烟道气、或/和窑炉烟道气、或/和燃烧锅炉烟道气、或/和焚烧炉烟道气、或/和其他含有二氧化碳的单一气体、或/和混合气体。
可选的，氧化剂包括空气、富氧气体、纯氧、臭氧、双氧水、过硫酸盐、氯气、次氯酸及盐、氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、硝酸和硫酸。
本发明的有益效果：本发明提供的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置及方法，在将反应物料输入到预处理罐前第一移动件用于控制所述上隔板移动将上通口关，然后将含锂物料和水及反应气体等反应物料通过进料口输入到预处理罐中，所述上搅拌件用于对反应物料进行搅拌，搅拌一段时间后，获得预浸锂液和预浸固体，环形倾斜移动板位于所述环形通道内，第一移动件控制所述上隔板移动将上通口打开，预浸固体及部分预浸锂液通过上通口进入到环形通道，竖直传感器检测其和预浸锂液与预浸固体之间的分割线之间的实时值，当实时值大于与预定值，使升降件控制环形倾斜移动板向上移动，进而使实时值不大于与预定值，第一移动件用于控制所述上隔板移动将上通口关，环形斜导板上部的预浸锂液便可以通过出液总管排出，环形斜导板下方的预浸固体及小部分预浸锂液通过出料口排出，提高了获得预浸锂液的效率，提高了固液分离的效率，进而提高了回收锂材料的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的预处理罐的结构示意图；
图3为图2中A处的放大的结构示意图；
图4为图2中B处的放大的结构示意图；
图5为图2中C处的放大的结构示意图；
图6为图3中D处的放大的结构示意图；
图7为本发明实施例的下分隔件的运动状态的局部截面一的结构示意图；
图8为本发明实施例的下分隔件的运动状态的局部截面二的结构示意图；
图9为本发明实施例的下分隔件的运动状态的局部截面三的结构示意图。
图中：1、预处理罐；2、一级罐；3、二级罐；4、三级罐；5、驱动电机；6、驱动转轴；7、上搅拌轴；8、上搅拌板；9、中连接轴；10、震动球；11、震动弹簧；12、多节伸缩防护套；13、出液总管；14、出液支管；15、第一出液口；16、第二出液口；17、下搅拌轴；18、下搅拌板；19、圆锥导盘；20、环形斜导板；21、上通口；22、上隔板；23、圆柱敞开盒；24、环形固定板；25、环形通道；26、下隔板；27、容纳槽；28、移动门；29、上侧传感器；30、下侧传感器；31、环形转动板；32、环形齿条；33、转动齿轮；34、转动电机；35、竖直传感器；36、环形倾斜移动板；37、升降件；38、过滤段；39、检测段；40、连通段；41、阻挡段；42、连接杆；43、牵引弹簧；44、弧形滑槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图2、图4所示，一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，包括预处理罐1，所述预处理罐1上部和下部分别设置有进料口和出料口，所述预处理罐1内中部设置有圆锥导盘19，所述圆锥导盘19上设置有上搅拌件，所述上搅拌件用于对反应物料进行搅拌，所述圆锥导盘19外侧通过环形斜导板20与所述预处理罐1内侧壁连接，所述环形斜导板20下端开设有第一出液口15，所述第一出液口15连通有出液总管13，所述圆锥导盘19与所述环形斜导板20连接处等间距设置有多个上通口21，所述圆锥导盘19侧壁上设置有第一门槽，所述第一门槽内底部通过第一移动件与上隔板22连接，所述第一移动件用于控制所述上隔板22移动将上通口21关或开，所述圆锥导盘19侧壁上设置有用于关闭或打开所述上通口21的上隔板22，所述圆锥导盘19下端连接有圆柱敞开盒23，所述圆柱敞开盒23内设置有震动器，所述圆柱敞开盒23外侧设置有与所述预处理罐1内侧壁连接的环形固定板24，所述环形斜导板20下端与所述环形固定板24连接，所述环形固定板24与所述圆柱敞开盒23之间设置有环形通道25，所述环形通道25内上部设置有与所述圆锥导盘19连接有竖直传感器35，所述环形通道25内滑动连接有环形倾斜移动板36，所述环形倾斜移动板36下端通过连接架连接有升降件37，所述升降件37用于控制所述环形倾斜移动板36上下移动，所述竖直传感器35、所述升降件37和所述第一移动件均连接有控制器。
在将反应物料输入到预处理罐1前第一移动件用于控制所述上隔板22移动将上通口21关，然后将含锂物料和水及反应气体等反应物料通过进料口输入到预处理罐1中，所述上搅拌件用于对反应物料进行搅拌，搅拌一段时间后，获得预浸锂液和预浸固体，环形倾斜移动板36位于所述环形通道25内，第一移动件控制所述上隔板22移动将上通口21打开，预浸固体及部分预浸锂液通过上通口21进入到环形通道25，竖直传感器35检测其和预浸锂液与预浸固体之间的分割线之间的实时值，当实时值大于与预定值，使升降件37控制环形倾斜移动板36向上移动，进而使实时值不大于与预定值，第一移动件用于控制所述上隔板22移动将上通口21关，环形斜导板20上部的预浸锂液便可以通过出液总管13排出，环形斜导板20下方的预浸固体及小部分预浸锂液通过出料口排出，提高了获得预浸锂液的效率，提高了固液分离的效率，进而提高了回收锂材料的效率。
如图2、图3、图7、图8和图9所示，所述环形固定板24上设置有下分隔件，所述下分隔件等角度开设在所述环形固定板24内侧壁上的多个容纳槽27，所述容纳槽27内设置有下隔板26，所述容纳槽27的外侧设置有环形转动板31，所述环形转动板31连接有转动件，所述转动件用于控制所述环形转动板31转动，所述环形转动板31下部等角度设置有多个与所述下隔板26配合设置的弧形滑槽44，所述弧形滑槽44内抵触设置有与所述下隔板26固定连接的连接杆42，所述连接杆42与所述容纳槽27之间通过牵引弹簧43连接，所述弧形滑槽44上端设置有阻挡段41，相邻的两个所述阻挡段41之间设置有连通段40,每个所述容纳槽27上方均设置有过滤段38，相邻的两个过滤段38通过检测段39连接，所述检测段39设置有下侧传感器30，所述下侧传感器30上方设置有上侧传感器29，所述下侧传感器30位于所述容纳槽27上方，所述环形转动板31外侧设置有环形连通管，所述环形连通管环内设置有与所述过滤段38配合设置有的连通支管，所述环形连通管环外通过第二出液口16连通有出液支管14，所述出液支管14与所述出液总管13侧壁连通，所述上侧传感器29、所述下侧传感器30和所述转动件中的转动电机34均与所述控制器连接。
所述环形转动板31下部内侧壁上开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有与所述连接杆42连接的滑动块，便于连接杆42与环形转动板31时刻保持接触状态，在环形转动板31转动时，滑动块在滑动槽内滑动。
环形斜导板20下方的预浸固体及小部分预浸锂液在环形通道25内，静置一段时间，若上侧传感器29检测的数据与所述下侧传感器30检测的数据的差值大于设定值，说明预浸锂液与预浸固体的分界线在所述上侧传感器29与下侧传感器30之间，若预浸锂液与预浸固体的分界线不在所述上侧传感器29与下侧传感器30之间，则控制升降件37，对环形倾斜移动板36进行升降处理，使得预浸锂液与预浸固体的分界线在所述上侧传感器29与下侧传感器30之间，此时下隔板26可以伸入到环形通道25内，转动件控制所述环形转动板31转动，使下隔板26在弧形滑槽44的转动下伸入到环形通道25内，下隔板26将其上方的物质和下方的物质分隔开，下隔板26上方有预浸锂液和预浸固体，此时连通段40将过滤段38与连通支管连通，下隔板26上部的预浸锂液依次通过过滤段38、连通段40、连通支管、环形连通管、第二出液口16、出液支管14，进入到出液总管13中。
其中，上侧传感器29、下侧传感器30和竖直传感器35可以为透光率传感器、距离传感器、红外传感器、激光传感器或者超声传感器。
所述环形转动板31通过环形滑件与所述环形固定板24滑动连接。
为了控制环形转动板31转动，所述转动件包括与所述环形转动板31下端连接有环形齿条32，所述环形齿条32上端啮合传动连接有转动齿轮33，所述转动齿轮33连接有转动电机34。
如图3和图6所示，所述容纳槽27开口处的下端开设有第二门槽，所述第二门槽内底部通过第二移动件与移动门28连接，所述第二移动件用于控制所述移动门28移动将容纳槽27的开口关或开，在反应物料进入到环形通道25前，第二移动件控制移动门28移动将容纳槽27的开口关闭，等待反应物料在环形通道25内静置一段时间，若上侧传感器29检测的数据与所述下侧传感器30检测的数据的差值大于设定值，说明预浸锂液与预浸固体的分界线在所述上侧传感器29与下侧传感器30之间，这是再通过第二移动件控制移动门28移动将容纳槽27的开口打开，此时下隔板26可以伸入到环形通道25内，将其上方的物质和下方的物质分隔开，下隔板26上方有预浸锂液和预浸固体，所述下隔板26下方只有预浸固体。
所述上搅拌件包括位于所述预处理罐1顶部的驱动电机5，所述驱动电机5输出端通过驱动转轴6连接有上搅拌轴7，所述驱动转轴6贯穿伸入所述预处理罐1内，所述上搅拌轴7侧壁上设置有多个位于所述预处理罐1内的上搅拌板8，所述上搅拌轴7下端连接有与所述圆锥导盘19配合设置的刮板，在反应物料通过进料口输入到预处理罐1中，驱动电机5启动，带动上搅拌轴7转动，使得上搅拌板8对反应物料进行搅拌混合，提高获得锂材料的效率。
如图2、图5所示，所述震动器包括与所述上搅拌轴7共轴连接的中连接轴9，所述圆柱敞开盒23内设置有多个与所述中连接轴9连接的震动弹簧11，所述震动弹簧11外套设有多节伸缩防护套12，所述震动弹簧11的端部设置有震动球10，位于最上端的所述震动球10与所述圆锥导盘19下端面抵触设置，其他的所述震动球10与所述圆柱敞开盒23内侧壁接触设置，所述圆锥导盘19下端面和所述圆柱敞开盒23内侧壁均设置有多个凸起，在上搅拌轴7转动时，中连接轴9同时转动，带动震动球10对圆锥导盘19及圆柱敞开盒23进行震动处理，加快圆锥导盘19上部的预浸固体进入到环形通道25中，进而提高固液分离的效率。
所述圆柱敞开盒23下方设置有下搅拌件，所述下搅拌件包括与所述中连接轴9连接的下搅拌轴17，所述下搅拌轴17的侧壁上设置有多个下搅拌板18，所述预处理罐1与所述出料口之间连通有出料斗，所述下搅拌轴17下端连接有与所述出料斗配合刮理的刮理板，在中连接轴9转动时，下搅拌轴17同时转动，使下搅拌板18便于对从环形通道25进入到预处理罐1内的预浸固体进行搅拌，加快预浸固体能够较快通过出料口排出。
其中，所述升降件37包括驱动升降伸缩杆，驱动升降伸缩杆启动控制所述环形倾斜移动板36上下移动。
其中，所述第一移动件包括第一移动驱动伸缩杆，所述第二移动件包括第二移动驱动伸缩杆。
如图1所述，所述预处理罐1下端通过出料口连接有一级罐2，所述一级罐2通过一级提锂渣管连通有二级罐3，所述二级罐3通过二级提锂渣管连通有三级罐4，所述三级罐4下端连通有三级提锂渣管，所述一级罐2、二级罐3和三级罐4上均设置进料口和出液总管13，所述预处理罐1与所述一级罐2、所述一级罐2与所述二级罐3及所述二级罐3和所述三级罐4之间均连通有回锂气管，所述回锂气管内设置有单向阀。
所述预处理罐1、一级罐2、二级罐3和三级罐4上均设置有控制面板、温度调控件及酸碱调控件，所述控制面板内设置有控制器，温度调控件包括与所述控制器连接的加热件和温度传感器，所述酸碱调控件包括与所述控制器连接的加酸箱、加碱箱和酸碱检测件，加酸箱和加碱箱内分别设置有酸溶液和碱溶液。
基于上述实施方式，提出一种含锂废料中分离回收锂材料的装置的回收方法，包括如下步骤：
步骤一、将含锂的原材料或者废弃物进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
预处理的方法包括破碎筛分、细磨和/或浮选、溶剂萃取或蒸馏、烘干或热解；
步骤二、将含锂物料和水及反应气体输入到预处理罐1中，控制固液比、温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、水或套用上一批一级提锂液或一部分水与上一批一级提锂液的混合液输入到一级罐2中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到一级罐2中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往一级罐2中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、水或套用上一批二级提锂液或一部分水与上一批二级提锂液的混合液输入到二级罐3中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到二级罐3中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往二级罐3中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；
步骤八、将二级提锂渣、水或套用上一批二级提锂液或一部分水与上一批二级提锂液的混合液输入到三级罐4中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到三级罐4中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往三级罐4中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到三级提锂液、三级提锂尾气及三级提锂渣；
步骤九、对三级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制。
其中，含锂的原材料或者废弃物可以来自：锂电池正负极粉及前驱体生产、锂电池电解液生产、锂电单体及电池组生产和组装、锂电池研发和测试、锂电池梯次利用、锂电池退役报废等过程中产生的含锂元素的废料，或者其他行业中含锂元素原料和废弃物。
可选的，反应气体包括一级罐的一级提锂尾气、二级罐的二级提锂尾气或/和三级罐的三级提锂尾气、或/和锅炉烟道气、或/和电池废料热解炉尾气、或/和燃煤锅炉烟道气、或/和窑炉烟道气、或/和燃烧锅炉烟道气、或/和焚烧炉烟道气、或/和其他含有二氧化碳的单一气体、或/和混合气体。
可选的，氧化剂包括空气、富氧气体、纯氧、臭氧、双氧水、过硫酸盐、氯气、次氯酸及盐、氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、硝酸和硫酸等，下面通过具体的实例进行详细说明。
实施例1：
步骤一、将2000kg的磷酸铁锂废锂电池正负极粉进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
步骤二、将含锂物料输入到预处理罐1中，将2000kg的清水以200kg/h的流速输入到预处理罐1中，控制固液比，将步骤四中得到的一级提锂尾气输入到预处理罐1中，调节温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜3000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度Li≥3000mg/L后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、1000kg的水输入到一级罐2中混合处理，控制固液比，然后将步骤六中得到的二级提锂尾气加入到一级罐2中搅拌处理，调节温度T：40-60℃及酸碱度pH：3-4，之后往一级罐2中加入50Nm3的氧气、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜5000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度Li≥5000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、1000kg的水输入到二级罐3中混合处理，控制固液比，然后将步骤八中得到的三级提锂尾气加入到二级罐3中搅拌处理，调节温度T：60-80℃及酸碱度pH：2-3，之后往二级罐3中加入100Nm3的氧气、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜10000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥10000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤八、将二级提锂渣、3000kg的水输入到三级罐4中混合处理，控制固液比，然后将10000Nm3的燃煤锅炉烟道气加入到三级罐4中搅拌处理，调节温度T：80-95℃及酸碱度pH：1-2，之后往三级罐4中加入100Nm3的双氧水、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到三级提锂液、三级提锂尾气及三级提锂渣；
步骤九、对三级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜20000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥20000mg/L后，进行富集回收及精制。
10000Nm³的二氧化碳可以替换为10000Nm³的燃煤锅炉烟道气（未经净化处理）。
实施例2：
步骤一、将2000kg的磷酸铁锂废锂电池正负极粉进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
步骤二、将含锂物料和2000kg的清水输入到预处理罐1中，控制固液比，将步骤四中得到的一级提锂尾气输入到预处理罐1中，调节温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜3000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度Li≥3000mg/L后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、1000kg的水输入到一级罐2中混合处理，控制固液比，然后将步骤六中得到的二级提锂尾气加入到一级罐2中搅拌处理，调节温度T：40-60℃及酸碱度pH：3-4，之后往一级罐2中加入50Nm3的氧气、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜5000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度Li≥5000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、1000kg的水输入到二级罐3中混合处理，控制固液比，然后将步骤八中得到的三级提锂尾气加入到二级罐3中搅拌处理，调节温度T：60-80℃及酸碱度pH：2-3，之后往二级罐3中加入100Nm3的氧气、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜10000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥10000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤八、将二级提锂渣、1500kg的水输入到三级罐4中混合处理，控制固液比，然后将2000Nm3的电池废料热解炉尾气加入到三级罐4中搅拌处理，调节温度T：80-95℃及酸碱度pH：1-2，之后往三级罐4中加入100Nm3的双氧水、200kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到三级提锂液、三级提锂尾气及三级提锂渣；
步骤九、对三级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜20000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥20000mg/L后，进行富集回收及精制。
实施例3：
步骤一、将2000kg的磷酸铁锂废锂电池正负极粉进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
步骤二、将含锂物料和2000kg的清水输入到预处理罐1中，控制固液比，将步骤四中得到的一级提锂尾气输入到预处理罐1中，调节温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜3000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度Li≥3000mg/L后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、1000kg的水输入到一级罐2中混合处理，控制固液比，然后将步骤六中得到的二级提锂尾气加入到一级罐2中搅拌处理，调节温度T：40-60℃及酸碱度pH：3-4，之后往一级罐2中加入50Nm3的氧气、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜5000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度Li≥5000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、1000kg的水输入到二级罐3中混合处理，控制固液比，然后将步骤八中得到的三级提锂尾气加入到二级罐3中搅拌处理，调节温度T：60-80℃及酸碱度pH：2-3，之后往二级罐3中加入100Nm3的氧气、100kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜10000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥10000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤八、将二级提锂渣、2000kg的水输入到三级罐4中混合处理，控制固液比，然后将5000Nm3的焚烧炉烟气加入到三级罐4中搅拌处理，调节温度T：80-95℃及酸碱度pH：1-2，之后往三级罐4中加入100Nm3的双氧水、120kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到三级提锂液、三级提锂尾气及三级提锂渣；
步骤九、对三级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜20000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥20000mg/L后，进行富集回收及精制。
实施例4：
步骤一、将2000kg的磷酸铁锂废锂电池正负极粉进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
步骤二、将含锂物料和2000kg的清水输入到预处理罐1中，控制固液比，将步骤四中得到的一级提锂尾气输入到预处理罐1中，调节温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜3000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度Li≥3000mg/L后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、1000kg的水输入到一级罐2中混合处理，控制固液比，然后将步骤六中得到的二级提锂尾气加入到一级罐2中搅拌处理，调节温度T：40-60℃及酸碱度pH：3-4，之后往一级罐2中加入200Nm3的氧气、200kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜5000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度Li≥5000mg/L后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、3000kg的水输入到二级罐3中混合处理，控制固液比，然后将10000Nm3的燃烧锅炉烟道气加入到二级罐3中搅拌处理，调节温度T：80-95℃及酸碱度pH：1-2，之后往二级罐3中加入100Nm3的氧气、300kg的硫酸的氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度Li＜20000mg/L时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度Li≥20000mg/L后，进行富集回收及精制。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，包括预处理罐(1)，所述预处理罐(1)上部和下部分别设置有进料口和出料口，其特征在于，所述预处理罐(1)内中部设置有圆锥导盘(19)，所述圆锥导盘(19)上设置有上搅拌件，所述上搅拌件用于对反应物料进行搅拌，所述圆锥导盘(19)外侧通过环形斜导板(20)与所述预处理罐(1)内侧壁连接，所述环形斜导板(20)下端开设有第一出液口(15)，所述第一出液口(15)连通有出液总管(13)，所述圆锥导盘(19)与所述环形斜导板(20)连接处等间距设置有多个上通口(21)，所述圆锥导盘(19)侧壁上设置有第一门槽，所述第一门槽内底部通过第一移动件与上隔板(22)连接，所述第一移动件用于控制所述上隔板(22)移动将上通口(21)关或开，所述圆锥导盘(19)侧壁上设置有用于关闭或打开所述上通口(21)的上隔板(22)，所述圆锥导盘(19)下端连接有圆柱敞开盒(23)，所述圆柱敞开盒(23)内设置有震动器，所述圆柱敞开盒(23)外侧设置有与所述预处理罐(1)内侧壁连接的环形固定板(24)，所述环形斜导板(20)下端与所述环形固定板(24)连接，所述环形固定板(24)与所述圆柱敞开盒(23)之间设置有环形通道(25)，所述环形通道(25)内上部设置有与所述圆锥导盘(19)连接有竖直传感器(35)，所述环形通道(25)内滑动连接有环形倾斜移动板(36)，所述环形倾斜移动板(36)下端通过连接架连接有升降件(37)，所述升降件(37)用于控制所述环形倾斜移动板(36)上下移动，所述竖直传感器(35)、所述升降件(37)和所述第一移动件均连接有控制器。
2.根据权利要求1所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述环形固定板(24)上设置有下分隔件，所述下分隔件等角度开设在所述环形固定板(24)内侧壁上的多个容纳槽(27)，所述容纳槽(27)内设置有下隔板(26)，所有所述容纳槽(27)外侧设置有环形转动板(31)，所述环形转动板(31)连接有转动件，所述转动件用于控制所述环形转动板(31)转动，所述环形转动板(31)下部等角度设置有多个与所述下隔板(26)配合设置的弧形滑槽(44)，所述弧形滑槽(44)内抵触设置有与所述下隔板(26)固定连接的连接杆(42)，所述连接杆(42)与所述容纳槽(27)之间通过牵引弹簧(43)连接，所述弧形滑槽(44)上端设置有阻挡段(41)，相邻的两个所述阻挡段(41)之间设置有连通段(40),每个所述容纳槽(27)上方均设置有过滤段(38)，相邻的两个过滤段(38)通过检测段(39)连接，所述检测段(39)设置有下侧传感器(30)，所述下侧传感器(30)上方设置有上侧传感器(29)，所述下侧传感器(30)位于所述容纳槽(27)上方，所述环形转动板(31)外侧设置有环形连通管，所述环形连通管环内设置有与所述过滤段(38)配合设置有的连通支管，所述环形连通管环外通过第二出液口(16)连通有出液支管(14)，所述出液支管(14)与所述出液总管(13)侧壁连通，所述上侧传感器(29)、所述下侧传感器(30)和所述转动件中的转动电机(34)均与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述环形转动板(31)通过环形滑件与所述环形固定板(24)滑动连接。
4.根据权利要求2所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述转动件包括与所述环形转动板(31)下端连接有环形齿条(32)，所述环形齿条(32)上端啮合传动连接有转动齿轮(33)，所述转动齿轮(33)连接有转动电机(34)。
5.根据权利要求2所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述容纳槽(27)开口处的下端开设有第二门槽，所述第二门槽内底部通过第二移动件与移动门(28)连接，所述第二移动件用于控制所述移动门(28)移动将容纳槽(27)的开口关或开。
6.根据权利要求1所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述上搅拌件包括位于所述预处理罐(1)顶部的驱动电机(5)，所述驱动电机(5)输出端通过驱动转轴(6)连接有上搅拌轴(7)，所述驱动转轴(6)贯穿伸入所述预处理罐(1)内，所述上搅拌轴(7)侧壁上设置有多个位于所述预处理罐(1)内的上搅拌板(8)，所述上搅拌轴(7)下端连接有与所述圆锥导盘(19)配合设置的刮板。
7.根据权利要求6所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述震动器包括与所述上搅拌轴(7)共轴连接的中连接轴(9)，所述圆柱敞开盒(23)内设置有多个与所述中连接轴(9)连接的震动弹簧(11)，所述震动弹簧(11)的端部设置有震动球(10)，位于最上端的所述震动球(10)与所述圆锥导盘(19)下端面抵触设置，其他的所述震动球(10)与所述圆柱敞开盒(23)内侧壁接触设置，所述圆锥导盘(19)下端面和所述圆柱敞开盒(23)内侧壁均设置有多个凸起。
8.根据权利要求7所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述圆柱敞开盒(23)下方设置有下搅拌件，所述下搅拌件包括与所述中连接轴(9)连接的下搅拌轴(17)，所述下搅拌轴(17)的侧壁上设置有多个下搅拌板(18)，所述预处理罐(1)与所述出料口之间连通有出料斗，所述下搅拌轴(17)下端连接有与所述出料斗配合刮理的刮理板。
9.根据权利要求1所述的一种含锂废料中分离回收锂材料的装置，其特征在于，所述预处理罐(1)下端通过出料口连接有一级罐(2)，所述一级罐(2)通过一级提锂渣管连通有二级罐(3)，所述二级罐(3)通过二级提锂渣管连通有三级罐，所述三级罐下端连通有三级提锂渣管，所述一级罐(2)、二级罐(3)和三级罐上均设置进料口和出液总管(13)，所述预处理罐(1)与所述一级罐(2)、所述一级罐(2)与所述二级罐(3)及所述二级罐(3)和所述三级罐之间均连通有回锂气管，所述回锂气管内设置有单向阀。
10.一种根据权利要求9所述的含锂废料中分离回收锂材料的装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将含锂的原材料或者废弃物进行预处理，得到具有亲水性的含锂物料；
步骤二、将含锂物料和水及反应气体输入到预处理罐(1)中，控制固液比、温度和pH值，搅拌处理，对锂元素进行预浸分离，得到预浸锂液、预浸固体和其他金属固体；
步骤三、对预浸锂液进行化验，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤二，继续用于下一批预处理物料的预浸提锂；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；对步骤二得到的其他金属固体精制处理以作为副产品回收；
步骤四、将预浸固体、水输入到一级罐(2)中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到一级罐(2)中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往一级罐(2)中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到一级提锂液、一级提锂尾气及一级提锂渣；
步骤五、对一级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤四；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；
步骤六、将一级提锂渣、水输入到二级罐(3)中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到二级罐(3)中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往二级罐(3)中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到二级提锂液、二级提锂尾气及二级提锂渣；
步骤七、对二级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制；
步骤八、将二级提锂渣、水输入到三级罐(4)中混合处理，控制固液比，然后将反应气体加入到三级罐(4)中搅拌处理，调节温度及酸碱度，之后往三级罐(4)中加入氧化剂进行氧化提锂反应，得到三级提锂液、三级提锂尾气及三级提锂渣；
步骤九、对三级提锂液进行化验分析，根据化验结果：当其中锂离子浓度未达到设定浓度时，取部分或者全部返回至步骤六；当其中锂离子浓度达到设定浓度后，进行富集回收及精制。
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