CN115805001A

CN115805001A - 一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法

Info

Publication number: CN115805001A
Application number: CN202310094769.3A
Authority: CN
Inventors: 李青峰; 周圣健; 罗小光
Original assignee: Hunan Wuchuang Recycling Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Wuchuang Recycling Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-03-17

Abstract

本发明公开了一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，包括以下步骤：（1）将所述废气通入活性三氧化铝吸附剂，得到吸附后烟气；（2）将吸附后烟气，通过熔融的氢氧化钠溶体，得到碱处理后烟气；（3）将碱处理后烟气通入浓硫酸，得到酸处理后烟气；（4）将酸处理后烟气，采用水喷淋，喷淋完成后进行尾气排放。本发明主要是利用熔融碱和浓硫酸对烟气中有机物的破坏和吸附作用，采用将熔融碱和浓硫酸串联的方式，实现烟气中有机物的结构破坏和去除。后通过水喷淋，使浓硫酸处理过程中产生的氯化氢、二氧化硫被充分吸收。方法实现了废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的高效、短流程处理，且所耗试剂价格低廉。

Description

一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法

技术领域

本发明涉及废旧动力电池处理过程中废气处理领域，具体涉及一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法。

背景技术

随着新能源汽车产业的快速发展，废旧动力电池的资源化利用已成为了行业热点。目前，废旧电池处理过程中，有价元素的回收已经实现了突破。废旧动力电池含有大量的有机物，当采用焙烧工艺处理废旧电池提取有价元素时，往往会产生大量的有机废气，这种有机废气的高效处理对保障回收过程的环保性，起着重要作用。

专利申请号为CN201711017436.1的专利，公开了一种废旧锂离子动力电池资源化回收方法，其所涉及到的回收过程中烟气处理是采用二次燃烧、急冷、碱喷淋、尿素喷淋、吸附等工艺处理后接排放。专利申请号为CN202110304461.8的专利，公开了一种焙烧烟气中有机烟气的处理装置及处理方法，其主要包括烟气预处理装置，反应器，除尘器，制球装置；烟气预处理装置的烟气入口与焙烧炉连接，以对焙烧烟气进行吸附反应前的预处理；烟气预处理装置的烟气出口与反应器连接，反应器与吸附剂仓连接，以使吸附剂仓内的吸附剂与烟气发生吸附反应；反应器的上部与除尘器连接，除尘器的烟气出口与下一净化工序连接，除尘器的物料出口与制球装置连接，制球装置制备的成品料再返回焙烧炉。专利申请号为CN201911289741.5的专利，公开了一种有机烟气焚烧、脱硫、除尘及脱硝的生产工艺及设备，通过焚烧炉对烟气中的有机物燃烧，并对燃烧后的高温烟气进行余热利用，通过脱硫、除尘、脱硝等工艺对焚烧后的烟气处理，使其达标后排空。专利申请号为CN202010893265.4的专利，公开了一种锂电池回收用热解烟气处理系统，该发明通过设置语音提醒装置，避免了因人为原因，将除尘器同时与主机停机，而导致滤袋、灰斗堆灰，输送机绞死等，造成设备人为事故等问题，通过在出气口和入气口设置过滤板，防止一些不明物体进入装置，造成对装置的损坏，起到了保护装置的作用。

总体来看，目前，含有机烟气，存在设备要求高、工艺流程长、需高温燃烧或需极低温冷冻等问题。尤其是，针对废旧动力电池黑粉焙烧过程中的烟气处理问题，目前报道较少，急需开发适合于废旧动力电池黑粉焙烧过程中的烟气处理的工艺。

发明内容

本发明提供了一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，以解决目前废旧动力电池黑粉焙烧过程中的烟气的清洁、高效处理。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案，包括以下步骤：

（1）将所述废气通入固体活性三氧化铝进行吸附，得到吸附后烟气。

（2）将吸附后烟气通过熔融的碱性溶体，得到碱处理后烟气。

（3）将碱处理后烟气通入浓硫酸，得到酸处理后烟气。

（4）将酸处理后烟气采用水喷淋，喷淋完成后进行尾气排放。

作为上述技术方案的进一步优选，步骤（1）中所述的三氧化铝固体由氯化铝和水蒸气焙烧所得；焙烧条件为：将氯化铝置于含水蒸气的焙烧氛围中，焙烧温度700-900℃、焙烧氛围中水蒸气质量浓度为5-8%、焙烧时间120-180min、采用通入氮气来实现氛围中水蒸气浓度的控制。

作为上述技术方案的进一步优选，步骤（1）中所述，将所述废气通入固体活性三氧化铝进行吸附，吸附条件为吸附温度400-700℃、三氧化铝添加量按废气中所含总有机物计，即1kg有机物加入500-1000kg活性三氧化铝。

作为上述技术方案的进一步优选，步骤（2）中，将吸附后烟气通过熔融的碱性溶体，其条件为：氢氧化钠熔体温度400-700℃，烟气通入熔体的速度按1kgNaOH通入速度为50m3/min-100m3/min计，碱性熔体按质量分数组成为94-100%的氢氧化钠，0-4%的二氧化锰和0-2%的硝酸钠。

作为上述技术方案的进一步优选，步骤（3）中，将碱处理后烟气通入浓硫酸，条件为：浓硫酸温度为50-180℃，烟气通入浓硫酸的速度按按1kg浓硫酸通入速度为15m3/min-150m3/min计，浓硫酸浓度为96%至98%。

作为上述技术方案的进一步优选，步骤（4）中，将酸处理后烟气采用水喷淋，条件为：采用水喷淋使烟气温度降至50-60℃，喷淋水的速率与烟气速率的比值控制在60:1-50:1。

作为上述技术方案的进一步优选，工艺中用水，均为自来水。

本发明的有益效果是：（1）实现了高活性、高吸附量的氧化铝的制备，利用活性氧化铝首先吸附处理掉大部分废旧动力电池黑粉焙烧烟气中的有机物。其制备过程，焙烧温度和焙烧氛围中水蒸气质量浓度的控制尤为重要。该过程中涉及的主要反应为：AlCl3+H2O→Al2O3+HCl（焙烧温度和焙烧氛围中水蒸气质量浓度的控制是关键）。

（2）经活性氧化铝吸附后的烟气，采用由NaOH、MnO2和NaNO3构成的熔体进行处理，实现了有机物中烟气的快速氧化分解、吸收和酸性气体的吸收；同时，熔融的碱性熔体为氧化分解、吸收过程提供了极好的动力学条件。

（3）经熔融碱熔体吸收后的烟气通入浓硫酸，实现了小分子有机物的碳化，进而固定在浓硫酸中，同时浓硫酸的使用，由于其密度大，流动性较弱，保障了烟气在浓硫酸中的停留时间，从而更好的实现烟气中有机物的去除。

实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

各实施例所采用的废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的成分中有机物的含量为3.7%（质量分数，折算为炭含量），焙烧时烟气出口温度为700℃左右（后文简称焙烧废气）。

实施例一

一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，包括以下步骤：

（1）活性氧化铝的制备，将氯化铝置于含水蒸气的焙烧氛围中，焙烧温度900℃、焙烧氛围中水蒸气质量浓度为5%、焙烧时间150min、采用通入氮气来实现氛围中水蒸气浓度的控制。

（2）将焙烧废气采用活性氧化铝进行吸附，按焙烧废气中1kg有机物加入8000kg活性三氧化铝（活性氧化铝置于吸附柱中，吸附柱高度为1m），吸附温度控制在650℃。对该步骤吸附后活性氧化铝中有机物含量（碳含量前后变化）有机物浓度进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为94.71%。

（3）将活性氧化铝吸附后的烟气通入熔融碱性熔体中进行吸附，其条件为：碱性熔体温度控制在650℃（其中碱性熔体的组成为NaOH-97%，MnO2-2%，NaNO3-1%）烟气通入熔体的速度按1kgNaOH通入速度为90m3/min计。对该步骤吸附后熔融碱性熔体中有机物含量（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为99.93%。

（4）将碱性熔体吸附后的烟气通入浓硫酸中，条件为：浓硫酸温度为170℃，烟气通入浓硫酸的速度按按1kg浓硫酸通入速度为140m3/min计，浓硫酸浓度为98%。对该步骤吸附后浓硫酸中有机物浓度（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为100%。

（5）将浓硫酸酸处理后烟气采用水喷淋厚直接排放，条件为：采用水喷淋使烟气温度降至50℃，喷淋水的速率与烟气速率的比值控制在60:1。

实施例二

（1）活性氧化铝的制备，将氯化铝置于含水蒸气的焙烧氛围中，焙烧温度800℃、焙烧氛围中水蒸气质量浓度为7%、焙烧时间120min、采用通入氮气来实现氛围中水蒸气浓度的控制。

（2）将焙烧废气采用活性氧化铝进行吸附，按焙烧废气中1kg有机物加入9000kg活性三氧化铝（活性氧化铝置于吸附柱中，吸附柱高度为1m），吸附温度控制在600℃。对该步骤吸附后活性氧化铝中有机物含量（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为90.3%。

（3）将活性氧化铝吸附后的烟气通入熔融碱性熔体中进行吸附，其条件为：碱性熔体温度控制在600℃（其中碱性熔体的组成为NaOH-95%，MnO2-3%，NaNO3-2%）烟气通入熔体的速度按1kgNaOH通入速度为80m3/min计。对该步骤吸附后熔融碱性熔体中有机物含量（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为98.5%。

（4）将碱性熔体吸附后的烟气通入浓硫酸中，条件为：浓硫酸温度为50℃烟气通入浓硫酸的速度按按1kg浓硫酸通入速度为20m3/min计，浓硫酸浓度为98%。对该步骤吸附后浓硫酸中有机物浓度（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为99.79%。

实施例三

（1）活性氧化铝的制备，将氯化铝置于含水蒸气的焙烧氛围中，焙烧温度750℃、焙烧氛围中水蒸气质量浓度为8%、焙烧时间180min、采用通入氮气来实现氛围中水蒸气浓度的控制。

（2）将焙烧废气采用活性氧化铝进行吸附，按焙烧废气中1kg有机物加入500kg活性三氧化铝（活性氧化铝置于吸附柱中，吸附柱高度为1m），吸附温度控制在700℃。对该步骤吸附后活性氧化铝中有机物含量（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为87.9%。

（3）将活性氧化铝吸附后的烟气通入熔融碱性熔体中进行吸附，其条件为：碱性熔体温度控制在700℃（其中碱性熔体的组成为NaOH-99%，MnO2-1%，NaNO3-0%）烟气通入熔体的速度按1kgNaOH通入速度为60m3/min计。对该步骤吸附后熔融碱性熔体中有机物含量（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为99.4%。

（4）将碱性熔体吸附后的烟气通入浓硫酸中，条件为：浓硫酸温度为100℃，烟气通入浓硫酸的速度按1kg浓硫酸通入速度为80m3/min计，浓硫酸浓度为96%。对该步骤吸附后浓硫酸中有机物浓度（碳含量前后变化）进行检测表明，此段吸附过程，有机物的去除率为99.95%。

（5）将浓硫酸酸处理后烟气采用水喷淋厚直接排放，条件为：采用水喷淋使烟气温度降至50℃，喷淋水的速率与烟气速率的比值控制在50:1。

Claims

1.一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将所述废气通入到固体活性三氧化铝进行吸附，得到吸附后烟气；

（2）将吸附后烟气通过熔融的碱性溶体，得到碱处理后烟气；

（3）将碱处理后烟气通入浓硫酸，得到酸处理后烟气；

2.根据权利要求1所述的一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述的三氧化铝固体由氯化铝和水蒸气焙烧所得；焙烧条件为：将氯化铝置于含水蒸气的焙烧氛围中，焙烧温度700-900℃、焙烧氛围中水蒸气质量浓度为5-8%、焙烧时间120-180min、采用通入氮气来实现氛围中水蒸气浓度的控制。

3.根据权利要求1所述的一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述，将所述废气通入到固体活性三氧化铝进行吸附，吸附条件为吸附温度400-700℃、三氧化铝添加量按废气中所含总有机物计，即1kg有机物加入500-1000kg活性三氧化铝。

4.根据权利要求1所述的一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，将吸附后烟气通过熔融的碱性溶体，条件为：碱性熔体温度400-700℃，烟气通入熔体的速度按1kgNaOH通入速度为50m3/min-100m3/min计，碱性熔体按质量分数组成为94%-100%的氢氧化钠，0-4%的二氧化锰和0-2%的硝酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于，步骤（3）中，将碱处理后烟气通入浓硫酸，条件为：浓硫酸温度为50℃-180℃，烟气通入浓硫酸的速度按按1kg浓硫酸通入速度为15m3/min-150m3/min计，浓硫酸浓度为96%至98%。

6.根据权利要求1所述的一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于，步骤（4）中，将酸处理后烟气采用水喷淋，条件为：采用水喷淋使烟气温度降至50-60℃，喷淋水的速率与烟气速率的比值控制在60:1-50:1。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种废旧动力电池黑粉焙烧过程中有机废气的处理方法，其特征在于：工艺中用水均为自来水。