CN219560878U - 一种废电池黑粉回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于废电池回收技术领域，具体涉及一种废电池黑粉回收系统，其包括冷冻装置，该冷冻装置连接第一粉碎装置，该第一粉碎装置连接脱锂盐装置，该脱锂盐装置连接极片干燥装置，该极片干燥装置连接振动筛分装置，该振动筛分装置连接风选装置和脱膜装置，该风选装置连接该脱膜装置和隔膜回收系统，所述的脱膜装置连接第一过滤装置，该第一过滤装置连接黑粉烘干装置，该黑粉烘干装置连接黑粉储存装置。本实用新型提升了黑粉回收的纯度和回收率，还可将废电池中的各种材料彻底分离并回收利用。

Description

一种废电池黑粉回收系统

技术领域

本实用新型属于废电池回收技术领域，更具体涉及一种废电池黑粉回收系统。

背景技术

锂电池是我们生活中常用的用品，锂电池中含有锂、铜、铝、镍和化学电解质等污染物，这些污染物很难降解，会引起土壤、水质等污染，在植物灌溉以及动物饲养方面都会产生极大的影响。锂电池的回收方法主要分为湿法回收和干法回收，湿法回收是先使用化学试剂将电池溶解再分离出金属元素，但是该方法费时费力，仅仅适合小规模的废旧电池的回收，而且大量化学试剂的使用会造成对环境的二次污染；干法回收是以电池不同组分的密度、磁性等特征区别为基础，采用破碎、筛分等手段将电池材料粗筛分离，将筛分后的不同金属分离，然而该方法在筛分时，常会出现分离不完全的现象，很难实现完全的分离。废电池回收处理过程中，特别是在经过破碎、筛分和/或分选步骤后得到的黑色混合物（一般称之为“黑粉”）难以被彻底分离和回收。因此，现有技术需要进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种废电池黑粉回收系统，该系统提升了黑粉回收的纯度和回收率。进一步的，该系统还可将废电池中的各种材料彻底分离并回收利用，提升了电芯中各种有价值材料回收的纯度和回收率。此外，该系统也是环保节能的。

本实用新型提供了一种废电池黑粉回收系统，其包括冷冻装置，该冷冻装置连接第一粉碎装置，该第一粉碎装置连接脱锂盐装置，该脱锂盐装置连接极片干燥装置，该极片干燥装置连接振动筛分装置，该振动筛分装置连接风选装置和脱膜装置，该风选装置连接该脱膜装置和隔膜回收系统，所述的脱膜装置连接第一过滤装置，该第一过滤装置连接黑粉烘干装置，该黑粉烘干装置连接黑粉储存装置。

本实用新型还提供了一种废电池回收系统，其包括冷冻装置，该冷冻装置连接第一粉碎装置，该第一粉碎装置连接脱锂盐装置，该脱锂盐装置连接极片干燥装置，该极片干燥装置连接振动筛分装置，该振动筛分装置连接风选装置和脱膜装置，该风选装置连接该脱膜装置和隔膜回收系统，所述的脱膜装置连接第一过滤装置，该第一过滤装置连接黑粉烘干装置，该黑粉烘干装置连接黑粉储存装置，所述的脱膜装置还连接清洗装置，该清洗装置连接碎片烘干装置，该碎片烘干装置连接金属处理系统。

在所述系统中，将冷冻装置出料口连接第一粉碎装置进料口，第一粉碎装置出料口连接脱锂盐装置第一进料口，脱锂盐装置出料口连接极片干燥装置进料口，极片干燥装置出料口连接振动筛分装置进料口，振动筛分装置第一出料口连接风选装置进料口，振动筛分装置第二出料口连接脱膜装置第一进料口，风选装置第一出料口连接脱膜装置第二进料口，风选装置第二出料口连接隔膜回收系统，所述的脱膜装置出液口连接第一过滤装置进液口，第一过滤装置出料口连接黑粉烘干装置进料口，黑粉烘干装置出料口连接黑粉储存装置。

在所述系统中，还将脱膜装置出料口连接清洗装置进料口，清洗装置出料口连接碎片烘干装置进料口，碎片烘干装置进料口连接金属处理系统。

进一步的，所述的脱锂盐装置还连接溶剂净化装置和溶剂储存装置，该溶剂净化装置连接该溶剂储存装置，所述极片干燥装置也连接该溶剂储存装置和该溶剂净化装置。更具体而言，所述的脱锂盐装置出液口连接溶剂净化装置第一进液口，溶剂净化装置出液口连接溶剂储存装置进液口，溶剂储存装置出液口连接脱锂盐装置进液口，极片干燥装置出气口连接溶剂储存装置进气口，极片干燥装置出液口连接溶剂净化装置第二进液口。

进一步的，所述的第一过滤装置还连接滤液再生系统，该滤液再生系统连接滤液缓存装置，该滤液缓存装置连接所述脱膜装置。更具体而言，所述的第一过滤装置出液口连接滤液再生系统进料口，滤液再生系统出液口连接滤液缓存装置进液口，滤液缓存装置出液口连接脱膜装置进液口。

进一步的，所述的清洗装置还连接第二过滤装置，该第二过滤装置连接所述黑粉烘干装置和洗液缓存装置，该洗液缓存装置连接所述清洗装置。更具体而言，所述的清洗装置出液口连接第二过滤装置进料口，第二过滤装置出料口连接黑粉烘干装置进液口，第二过滤装置出液口连接洗液缓存装置进液口，洗液缓存装置出液口连接清洗装置进液口。

进一步的，所述的金属处理系统包括第二破碎装置，该第二破碎装置连接重力分选装置，该重力分选装置连接铜回收系统和铝回收系统。更具体而言，所述的金属处理系统包括第二破碎装置，该第二破碎装置出料口连接重力分选装置进料口，重力分选装置第一出料口连接铜回收系统，重力分选装置第二出料口连接铝回收系统。

进一步的，所述的滤液缓存装置连接pH控制加料装置。更具体而言，所述的滤液缓存装置第二进料口连接pH控制加料装置出料口。

进一步的，所述的脱膜装置为滚筒式喷淋机。脱膜装置内装有剥离液，将活性材料黑粉涂层从极耳和铝塑膜上分离下来，例如采用0.5M的柠檬酸溶液。

进一步的，所述的重力分选装置为重力分选机，其依据各物料的密度差异进行筛分。

进一步的，所述的第一粉碎装置为气密双轴撕碎机。根据需要将电池废料粉碎到一定尺寸，例如小于大约1cm²的尺寸。

进一步的，所述的第二破碎装置为精密破碎机。根据需要将固体金属碎片再进行破碎，例如破碎粒度D50为0.1-0.5mm，D10为0.01mm，D90为1mm。

进一步的，所述的第一过滤装置和/或第二过滤装置为板框压滤机。第一过滤装置用于将黑粉涂层和剥离液分开，第二过滤装置用于将清洗液和黑粉涂料分开。

进一步的，所述的冷冻装置为液氮罐。在该装置内通过液氮冷冻废弃锂电池一段时间，例如2-5分钟。

进一步的，所述的黑粉烘干装置和/或碎片烘干装置为干燥机。

进一步的，所述的脱锂盐装置为滚筒式喷淋机。采用的脱锂盐溶剂可以是例如DMC（碳酸二甲酯）等。

进一步的，所述的溶剂净化装置为多级闪蒸器。在该装置内可以采用例如NaHCO₃将锂沉淀。

进一步的，所述的极片干燥装置为连续式回转炉。该装置将固体碎片上的残留有机溶剂挥发掉。

进一步的，所述的振动筛分装置为直线筛。振动筛分装置通过震动将细小碎片与等尺寸的固体碎片进行筛分。

进一步的，所述的风选装置为风选机。风选装置将质量轻的隔膜吹到隔膜回收系统内，将剩下的质量重的金属碎片，极耳和活性材料等物质进入脱膜装置内。

进一步的，所述的滤液缓存装置为滤液缓存罐。

进一步的，所述的清洗装置为滚筒式清洗机。清洗设备中采用的清洗液可以是水。

进一步的，所述的滤液再生系统为离子置换装置，用于去除剥离液中的杂质。该装置例如为阳离子交换树脂。

本实用新型可以提高废电池黑粉回收的纯度和回收率。本实用新型还可以将废电池中的锂以及其他金属（例如铜、铝等）等废弃材料逐一彻底分离，并将分离后的材料重新回收利用。本实用新型在处理废电池的过程中，可设置多个循环系统，将在处理废电池过程中的使用的化学物质回收，不会造成环境的二次污染，增加资源再利用率。本实用新型可确保黑粉回收率99-99.9 wt%，其中铜铝铁等杂质含量<2 wt%；铜回收率98-99 wt%, 纯度>97wt%；铝回收率95-97 wt%, 纯度>92 wt%。

附图说明

图1为本实用新型一个回收系统的示意图。

图2为本实用新型一个进一步的回收系统的示意图。

图3为本实用新型一个更进一步的回收系统的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

实施例1：

本实施例举例说明如图1-3所示的一种本实用新型的回收系统，其中各装置连接关系说明如下：

冷冻装置111的冷冻装置出料口1111连接第一粉碎装置进料口101，第一粉碎装置出料口102连接脱锂盐装置第一进料口201，脱锂盐装置出料口202连接极片干燥装置进料口301，脱锂盐装置出液口203连接溶剂净化装置第一进液口401，极片干燥装置出气口303连接溶剂储存装置进气口501，溶剂储存装置出液口502连接脱锂盐装置进液口204，极片干燥装置出液口302连接溶剂净化装置第二进液口402，溶剂净化装置出液口403连接溶剂储存装置进液口503，极片干燥装置出料口304连接振动筛分装置进料口601，振动筛分装置第一出料口602连接风选装置进料口701，振动筛分装置第二出料口603连接脱膜装置第一进料口801，风选装置第一出料口702连接脱膜装置第二进料口802，风选装置第二出料口703连接隔膜回收系统23，所述的脱膜装置出液口805连接第一过滤装置进液口901，第一过滤装置出液口902连接滤液再生系统进料口2001，滤液再生系统出液口2002连接滤液缓存装置进液口1001，滤液缓存装置出液口1002连接脱膜装置进液口803，第一过滤装置出料口903连接黑粉烘干装置进料口1101，黑粉烘干装置出料口1102连接黑粉储存装置22，脱膜装置出料口804连接清洗装置进料口1201，清洗装置出液口1202连接第二过滤装置进料口1301，第二过滤装置出料口1302连接黑粉烘干装置进液口1103，第二过滤装置出液口1303连接洗液缓存装置进液口1401，洗液缓存装置出液口1402连接清洗装置进液口1203，清洗装置出料口1204连接碎片烘干装置进料口1501，烘干装置出料口1502连接金属处理系统16。所述的金属处理系统16包括第二破碎装置161，该第二破碎装置出料口1611连接重力分选装置进料口1701，重力分选装置第一出料口1702连接铜回收系统18，重力分选装置第二出料口1703连接铝回收系统19。滤液缓存装置第二进料口1003连接pH控制加料装置21。

在本实施方案中，第一粉碎装置1为气密双轴撕碎机，脱锂盐装置2为滚筒式喷淋机，溶剂净化装置4为多级闪蒸器，极片干燥装置3为连续式回转炉，振动筛分装置6为直线筛，风选装置7为风选机，脱膜装置8为滚筒式喷淋机，第一过滤装置9和第二过滤装置13为板框压滤机，黑粉烘干装置11为干燥机，滤液缓存装置10为滤液缓存罐，清洗装置12为滚筒式清洗机，所述的碎片烘干装置15为干燥机，第二破碎装置161为精密破碎机，重力分选装置17为重力分选机，冷冻装置111为液氮冷冻装置即为液氮罐。

使用时，先将废弃的锂电池浸泡在冷冻装置111内，通过液氮冷冻2-5 min，然后通过冷冻装置出料口1111进入第一粉碎装置1，将电池废料粉碎到小于大约1cm²的尺寸，粉碎后的废电池碎片从第一粉碎装置出料口102中出来，并进入脱锂盐装置2内，脱锂盐装置2内有脱锂盐有机溶剂DMC（碳酸二甲酯），将粉碎后碎片中的锂溶解，溶解后的固体碎片从脱锂盐装置出料口202出来进入极片干燥装置3，在极片干燥装置3内进行干燥，将固体碎片上的残留有机溶剂挥发掉，干燥后碎片上的有机溶剂挥发掉并通过极片干燥装置出气口303进入溶剂储存装置5内储存，极片干燥装置3内的液体从极片干燥装置出液口302进入到溶剂净化装置4内，极片干燥装置3干燥后的固体碎片从极片干燥装置出料口304出去，进入振动筛分装置6内，同时，脱锂盐装置2内溶解锂后的有机溶液从脱锂盐装置出液口203出来并进入溶剂净化装置4内，利用NaHCO₃将锂沉淀后，而去除过锂之后的有机溶剂从溶剂净化装置出液口403重新进入溶剂储存装置5内储存，当脱锂盐装置2需要使用有机溶剂时，溶剂储存装置5内的溶剂通过脱锂盐装置进液口204进入脱锂盐装置2内循环使用，进入振动筛分装置6的固体碎片通过震动将细小碎片与等尺寸的固体碎片进行筛分，等尺寸的固体碎片里面有铝塑膜、极耳、隔膜等材料，筛分后等尺寸的固体碎片继而从振动筛分装置第一出料口602进入风选装置7，通过风选装置7将质量轻的隔膜通过风选装置第二出料口703吹到隔膜回收系统23内。剩下的质量重的金属碎片，极耳和活性材料等物质通过风选装置第一出料口702进入脱膜装置8内，脱膜装置8内装有剥离液（柠檬酸0.5M），剥离液将活性材料黑粉涂层从极耳和铝塑膜上分离下来，振动筛分装置6筛选的细小碎片也从振动筛分装置第二出料口603进入脱膜装置8内，然后脱膜装置8内的剥离液和黑粉涂层通过脱膜装置出液口805流出进入第一过滤装置9内，第一过滤装置9将黑粉涂层和剥离液分开，剥离液从第一过滤装置出液口902出来进入滤液再生系统20 （阳离子交换树脂）内进行回收，滤液再生系统20内的剥离液在滤液再生系统20的离子交换装置内去除杂质，去除杂质后纯净的剥离液从再生系统出液口2002出来并进入滤液缓存装置10内，黑粉涂层则通过第一过滤装置出料口903进入黑粉烘干装置11内进行烘干，烘干后的黑粉进入黑粉储存装置22。滤液缓存装置10内的剥离液在脱膜装置8需要剥离液时会重新进入脱膜装置8内循环使用，滤液缓存装置10内的pH调节则通过pH控制加料装置21进行调节，将pH调整到 1.5-2.5。脱膜装置8内的金属碎片则通过脱膜装置出料口804进入到清洗装置12内，用水清洗后的金属碎片通过清洗装置出料口1204进入碎片烘干装置15内烘干。清洗后的清洗液从清洗装置出液口1202进入第二过滤装置13内，经过第二过滤装置13过滤后，清洗液中含有的黑粉涂料被第二过滤装置13过滤后分为黑粉涂层和清洗液，黑粉涂层经过第二过滤装置出料口1302进入黑粉烘干装置11内烘干。清洗液从第二过滤装置出液口1303进入洗液缓存装置14内，当清洗装置12需要清洗液时，会从洗液缓存装置出液口1402出来进入清洗装置12内再次循环使用。在碎片烘干装置15内烘干的固体金属碎片进入第二破碎装置161，再进行破碎，破碎粒度D50为0.1-0.5mm，D10为0.01mm，D90为1mm；然后通过重力分选装置17进行分选后，再分别进入铜回收系统18和铝回收系统19，再次利用。

本实施例实现了黑粉回收率99-99.9 wt%，其中铜铝铁等杂质含量<2 wt%；铜回收率98-99 wt%, 纯度>97 wt%；铝回收率95-97 wt%, 纯度>92 wt%。

Claims (10)

1.一种废电池黑粉回收系统，其特征在于，包括冷冻装置，该冷冻装置连接第一粉碎装置，该第一粉碎装置连接脱锂盐装置，该脱锂盐装置连接极片干燥装置，该极片干燥装置连接振动筛分装置，该振动筛分装置连接风选装置和脱膜装置，该风选装置连接该脱膜装置和隔膜回收系统，所述的脱膜装置连接第一过滤装置，该第一过滤装置连接黑粉烘干装置，该黑粉烘干装置连接黑粉储存装置。

2.根据权利要求1所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的脱膜装置还连接清洗装置，该清洗装置连接碎片烘干装置，该碎片烘干装置连接金属处理系统。

3.根据权利要求1所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的脱锂盐装置还连接溶剂净化装置和溶剂储存装置，该溶剂净化装置连接该溶剂储存装置，所述极片干燥装置也连接该溶剂储存装置和该溶剂净化装置。

4.根据权利要求1所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的第一过滤装置还连接滤液再生系统，该滤液再生系统连接滤液缓存装置，该滤液缓存装置连接所述脱膜装置。

5.根据权利要求2所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的清洗装置还连接第二过滤装置，该第二过滤装置连接所述黑粉烘干装置和洗液缓存装置，该洗液缓存装置连接所述清洗装置。

6.根据权利要求2所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的金属处理系统包括第二破碎装置，该第二破碎装置连接重力分选装置，该重力分选装置连接铜回收系统和铝回收系统。

7.根据权利要求4所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的滤液缓存装置连接pH控制加料装置。

8.根据权利要求1所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述的脱膜装置为滚筒式喷淋机；以及所述的冷冻装置为液氮罐。

9.根据权利要求6所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述重力分选装置为重力分选机；以及所述的第一粉碎装置为气密双轴撕碎机，和/或所述第二破碎装置为精密破碎机。

10.根据权利要求5所述的废电池黑粉回收系统，其特征在于，所述第一过滤装置和/或第二过滤装置为板框压滤机。