CN118017065B - 一种废旧锂电池黑粉回收方法及其回收设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体废物处理技术领域，公开了一种废旧锂电池黑粉回收方法及其回收设备，该方法包括：单体破碎；高温裂解；低温冷却；水力揉搓；经滚筒筛滤水；黑液过滤；经卧式离心机分离出黑粉浓液和低浓水液，黑粉浓液经蒸发器蒸发水分后回收黑粉。该设备包括：单体破碎机、高温裂解炉、低温冷却单元、水力揉搓机、滚筒筛、液体过滤机、卧式离心机及蒸发器。本发明的湿法分离工艺，较干法工艺更加安全、洁净、环保；水力揉搓机剥离残留在铜箔和铝箔上的黑粉，剥离更加彻底；卧式离心机分离出黑粉浓液和低浓水液之后，黑粉浓液蒸发水分后回收黑粉，回收得更彻底。

Description

一种废旧锂电池黑粉回收方法及其回收设备

技术领域

本发明涉及固体废物处理技术领域，尤其涉及一种废旧锂电池黑粉回收方法及其回收设备。

背景技术

随着我国新能源汽车的普及，汽车动力电池更新换代，退役动力电池的数量逐年递增。退役锂电池的无害化处理是一个急需解决的社会问题；同时，电池中的贵重稀有金属如锂、钴、镍以及正负极金属材料铜和铝也具有很高的回收价值，这些贵重金属存在于电池回收的黑粉中。

目前普遍采用的黑粉处理工艺是干法处理，请参照图1所示，其为现有技术中的废旧锂电池黑粉回收常规干法工艺的步骤流程图，工艺步骤为：

1）首先，将废旧锂电池单体破碎成约14×25㎝大小的物料小块；

2）然后小块进入高温裂解炉，在500-550℃的高温条件下，电池的正负极片中用于粘结正极和负极材料的粘结剂被裂解分离，正负极之间的隔膜材料被气化，粘附在正负极上的黑粉材料从正负极片上脱落；裂解产生的烟气进入烟气处理系统进行无害化处理；

3）物料经低温冷却系统冷却，冷却后进入初级分级筛，剥离的黑粉被筛分出来为一级黑粉，铜箔、铝箔及上面粘附的部分黑粉进入粗级破碎和细级破碎，再经重力分选分离出二级黑粉，最后经过涡电流分选机分离出铜箔和铝箔；

4）此外，初级分级筛、粗级破碎机、细级破碎机产生的粉尘进入粉尘处理系统进一步回收处理。

然而，现有技术具有如下缺陷：

1）在初级分级筛、粗级破碎机、细级破碎机工作过程中都会产生黑粉粉尘，有部分黑粉会溢出到空气中，造成空气粉尘污染，且易引起爆炸，有安全隐患；

2）物料经过粗级破碎机、细级破碎机，铜箔和铝箔被碎化，后续分离困难，且影响黑粉纯度；

3）粉尘处理系统回收效率低，由于黑粉粒度很小，极易造成除尘系统堵塞，处理后的气体仍有黑粉残留。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何更加洁净、安全、有效地进行废旧锂电池黑粉回收。

为解决上述技术问题，首先，本发明提供一种废旧锂电池黑粉回收方法，包括：步骤一，单体破碎；步骤二，高温裂解；步骤三，低温冷却；还包括：

步骤四：水力揉搓；

步骤五：经滚筒筛滤水；

步骤六：黑液过滤；

步骤七：经卧式离心机分离出黑粉浓液和低浓水液，所述黑粉浓液经蒸发器蒸发水分后回收黑粉。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，在步骤四中，经步骤三冷却后的物料进行水力揉搓，残留在铜箔和铝箔上的黑粉被剥离，形成固液混合物。

优选地，在步骤五中，所述固液混合物进入滚筒筛滤水，分成黑液和固形物，所述黑液进入步骤六进行处理。

优选地，所述固形物经过离心脱水机脱除残留水分后，进入涡电流分选机分离出铜箔和铝箔。

优选地，步骤七还包括：所述低浓水液返回至步骤四进行水力揉搓，循环处理。

在此基础上，本发明还提供一种废旧锂电池黑粉回收设备，所述回收设备使用上述回收方法，包括：单体破碎机、高温裂解炉、及低温冷却单元，还包括：水力揉搓机、滚筒筛、液体过滤机、卧式离心机以及蒸发器。

优选地，所述滚筒筛还依次连接有离心脱水机和涡电流分选机。

优选地，所述水力揉搓机包括依次连接的：第一电机、小带轮、三角带、大带轮、第一传动装置、第一转子以及套设于所述第一转子外部的第一壳体，第一电机的输出轴带动小带轮转动，进而通过三角带带动大带轮转动，再经第一传动装置驱动第一转子转动，于第一外壳内对物料进行水力揉搓。

优选地，所述液体过滤机包括：第二电机、第二传动装置、第二转子、套设于所述第二转子外部的第二壳体、进水口、筛鼓、出水口以及出渣口，第二电机经第二传动装置驱动第二转子转动，于第二外壳内对物料进行液体过滤；物料自进水口进入，经筛鼓筛分，又经转子搅动，由出水口排出黑液，由出渣口排出细小杂质，细小杂质返回水力揉搓机循环处理。

优选地，所述第二转子包括：转子体以及设于所述转子体外缘的多个转子凸头。

与现有技术相比，本发明能够产生有益的技术效果如下：

1.本发明使用水力揉搓机、滚筒筛、液体过滤机、卧式离心机、离心脱水机、涡电流分选机相结合的湿法分离工艺，较干法工艺更加安全、洁净、环保；

2.本发明使用水力揉搓机，依靠转子旋转造成的物料摩擦作用和水力作用剥离残留在铜箔和铝箔上的黑粉，剥离更加彻底；

3.本发明使用液体过滤机分离出黑粉水液及液体中的细小杂质，进一步进行固液分离；

4.本发明使用卧式离心机分离出黑粉浓液和低浓水液，黑粉浓液经蒸发器蒸发水分后回收黑粉，低浓水液返回，再次进行水力揉搓，循环处理；回收更彻底，循环处理能够最大化利用能源。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的废旧锂电池黑粉回收常规干法工艺的步骤流程图；

图2为本发明的废旧锂电池黑粉回收方法的步骤流程图；

图3为本发明的废旧锂电池黑粉回收设备的示意性框图；

图4为本发明中的水力揉搓机的结构示意图；

图5为本发明中水力揉搓机的第一转子的结构示意图；

图6为本发明中的液体过滤机的结构示意图；

图7为本发明中液体过滤机的第二转子的剖视示意图；

图8为本发明中液体过滤机的第二转子的俯视示意图。

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

1：单体破碎机，2：高温裂解炉，3：低温冷却单元，4：水力揉搓机，5：滚筒筛，6：液体过滤机，7：卧式离心机，8：蒸发器，9：离心脱水机，10：涡电流分选机；

41：第一电机，42：小带轮，43：三角带，44：大带轮，45：第一传动装置，46：第一转子，461：转子底盘，462：转子锥体，463：叶片，47：第一壳体；

61：第二电机，62：第二传动装置，63：第二转子，631：转子体，632：转子凸头，64：第二壳体，65：进水口，66：筛鼓，67：出水口，68：出渣口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2所示，其为本发明的废旧锂电池黑粉回收方法的步骤流程图；所述回收方法为废旧锂电池黑粉回收新型湿法工艺，包括如下步骤：

步骤一：单体破碎；优选地，将废旧锂电池单体物料破碎成约14×25㎝大小的物料小块，但不以此为限；

步骤二：高温裂解；具体地，在高温裂解炉中，电池的正负极片中用于粘结正极和负极材料的粘结剂被裂解分离，正负极之间的隔膜材料被气化，粘附在正负极上的黑粉材料从正负极片上脱落；优选地，所述高温优选为500-550℃，但不以此为限；优选地，裂解产生的烟气进入烟气处理单元进行无害化处理；

步骤三：低温冷却；具体地，经高温裂解后的物料进入低温冷却单元进行冷却；

步骤四：水力揉搓；具体地，冷却后物料进入水力揉搓机，在揉搓机转子旋转及水力作用下，残留在铜箔和铝箔上的黑粉被有效剥离，形成固液混合物；

步骤五：经滚筒筛滤水；具体地，所述固液混合物进入滚筒筛滤水，分成黑液和固形物；其中，所述黑液为黑粉和水的混合液，进入步骤六进行处理；所述固形物经过离心脱水机脱除残留水分后，进入涡电流分选机分离出铜箔和铝箔；

步骤六：黑液过滤；具体地，所述黑液进入液体过滤机，经机内的微孔筛鼓，筛分出黑粉水液和细小的铜箔、铝箔杂质；然后，所述黑粉水液进入步骤七进行处理，细小的铜箔、铝箔杂质则返回至步骤四水力揉搓机；

步骤七：经卧式离心机分离出黑粉浓液和低浓水液；其中，所述黑粉浓液经蒸发器蒸发水分后回收黑粉，所述低浓水液返回至步骤四进行水力揉搓，循环处理。

由此，本发明的废旧锂电池黑粉回收方法提供了一种湿法处理工艺，避免了干法处理过程中的粉尘污染问题，安全性好；使用水力揉搓机处理不会造成铜箔和铝箔的进一步碎化，后续分离更容易；使用液体过滤机分离黑粉和杂质，效率更高。

在此基础上，本发明还提供一种废旧锂电池黑粉回收设备，所述回收设备使用所述回收方法进行废旧锂电池黑粉回收；请参照图3所示，其为本发明的废旧锂电池黑粉回收设备的示意性框图。所述回收设备按照工艺顺序依次包括：单体破碎机1、高温裂解炉2、低温冷却单元3、水力揉搓机4、滚筒筛5、液体过滤机6、卧式离心机7以及蒸发器8，优选地，所述滚筒筛5还依次连接有离心脱水机9和涡电流分选机10；优选地，所述液体过滤机6滤出的细小杂质返回至所述水力揉搓机4；优选地，所述卧式离心机7还与所述水力揉搓机4连接，将低浓水液返回、循环处理；优选地，所述回收设备还包括外接于所述高温裂解炉2的烟气处理单元，用于对裂解产生的烟气进行无害化处理；在图3中，箭头用于表示工艺顺序，而非连接关系。

接下来，请参照图4所示，其为本发明中的水力揉搓机的结构示意图；所述水力揉搓机4包括依次连接的：第一电机41、小带轮42、三角带43、大带轮44、第一传动装置45、第一转子46、以及套设于所述第一转子46外部的第一壳体47，由此，第一电机的输出轴带动小带轮转动，进而通过三角带带动大带轮转动，再经第一传动装置驱动第一转子转动，于第一外壳内对物料进行水力揉搓。

优选地，请参照图5所示，其为本发明中水力揉搓机的第一转子的结构示意图；所述第一转子46包括：转子底盘461、转子锥体462以及叶片463，所述转子锥体462为圆锥体状，设于所述转子底盘461上，所述叶片463螺旋设置于所述转子锥体462上。

然后，请参照图6所示，其为本发明中的液体过滤机的结构示意图；所述液体过滤机6包括：第二电机61、第二传动装置62、第二转子63、套设于所述第二转子63外部的第二壳体64、进水口65、筛鼓66、出水口67以及出渣口68，由此，第二电机经第二传动装置驱动第二转子转动，于第二外壳内对物料进行液体过滤；物料自进水口进入，经筛鼓筛分，又经转子搅动，由出水口排出黑液，由出渣口排出细小杂质，细小杂质返回水力揉搓机循环处理。

优选地，请参照图7和图8所示，其中，图7为本发明中液体过滤机的第二转子的剖视示意图，图8为本发明中液体过滤机的第二转子的俯视示意图；所述第二转子63包括：转子体631以及设于所述转子体外缘的多个转子凸头632；由于液体过滤的步骤无需像水力揉搓那样力度较大，所以不设叶片而设造型柔和的凸头。

由于本发明中包含的装置/部件较多，文中不多赘述，未描述的内容视为现有技术，未描述的装置/部件为市售产品，可直接外购。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种废旧锂电池黑粉回收方法，包括：

步骤一，单体破碎；将废旧锂电池单体物料破碎成物料小块；

步骤二，高温裂解；在高温裂解炉中，电池的正负极片中用于粘结正极和负极材料的粘结剂被裂解分离，正负极之间的隔膜材料被气化，粘附在正负极上的黑粉材料从正负极片上脱落；所述高温为500-550℃；裂解产生的烟气进入烟气处理单元进行无害化处理；

步骤三，低温冷却；经高温裂解后的物料进入低温冷却单元进行冷却；

其特征在于，还包括：

步骤四：水力揉搓；冷却后物料进入水力揉搓机，在揉搓机转子旋转及水力作用下，残留在铜箔和铝箔上的黑粉被剥离，形成固液混合物；

步骤五：经滚筒筛滤水；所述固液混合物进入滚筒筛滤水，分成黑液和固形物；其中，所述黑液为黑粉和水的混合液，进入步骤六进行处理；所述固形物经过离心脱水机脱除残留水分后，进入涡电流分选机分离出铜箔和铝箔；

步骤六：黑液过滤；所述黑液进入液体过滤机，经机内的微孔筛鼓，筛分出黑粉水液和细小的铜箔、铝箔杂质；然后，所述黑粉水液进入步骤七进行处理，细小的铜箔、铝箔杂质则返回至步骤四水力揉搓机；

步骤七：经卧式离心机分离出黑粉浓液和低浓水液，所述黑粉浓液经蒸发器蒸发水分后回收黑粉，所述低浓水液返回至步骤四进行水力揉搓，循环处理。

2.一种废旧锂电池黑粉回收设备，包括：单体破碎机、高温裂解炉、及低温冷却单元，其特征在于，所述回收设备使用权利要求1所述的废旧锂电池黑粉回收方法，还包括：水力揉搓机、滚筒筛、液体过滤机、卧式离心机以及蒸发器。

3.根据权利要求2所述的废旧锂电池黑粉回收设备，其特征在于，所述滚筒筛还依次连接有离心脱水机和涡电流分选机。

4.根据权利要求2或3所述的废旧锂电池黑粉回收设备，其特征在于，所述水力揉搓机包括依次连接的：第一电机、小带轮、三角带、大带轮、第一传动装置、第一转子以及套设于所述第一转子外部的第一壳体，第一电机的输出轴带动小带轮转动，进而通过三角带带动大带轮转动，再经第一传动装置驱动第一转子转动，于第一外壳内对物料进行水力揉搓。

5.根据权利要求2或3所述的废旧锂电池黑粉回收设备，其特征在于，所述液体过滤机包括：第二电机、第二传动装置、第二转子、套设于所述第二转子外部的第二壳体、进水口、筛鼓、出水口以及出渣口，第二电机经第二传动装置驱动第二转子转动，于第二外壳内对物料进行液体过滤；物料自进水口进入，经筛鼓筛分，又经转子搅动，由出水口排出黑液，由出渣口排出细小杂质，细小杂质返回水力揉搓机循环处理。

6.根据权利要求5所述的废旧锂电池黑粉回收设备，其特征在于，所述第二转子包括：转子体以及设于所述转子体外缘的多个转子凸头。