ES2863407T3 - Aparato de tratamiento térmico de batería y método para el tratamiento térmico de batería - Google Patents

Aparato de tratamiento térmico de batería y método para el tratamiento térmico de batería Download PDF

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Abstract

Un aparato de tratamiento térmico de batería (1000) que comprende, una parte de tratamiento térmico (100), en la que una batería es transferida y tratada térmicamente a través de un tubo cerrado (110); y una parte de manipulación de gases (200), que enfría y realiza la captación de polvo del gas generado en la parte de tratamiento térmico (100), en donde la parte de manipulación de gases (200) comprende, una parte de tratamiento con calor de gas (210) que se comunica con una parte superior de la parte de tratamiento térmico (100), para tratar con calor el gas desde la parte de tratamiento térmico (100); una parte de intercambio de calor (220) que se comunica con la parte de tratamiento con calor de gas (210) para enfriar el gas transferido desde esta; una torre de enfriamiento (230) que hace circular un refrigerante hacia la parte de intercambio de calor (220); y una segunda parte de captación de polvo (250) que capta el polvo del gas emitido desde la parte de intercambio de calor (220), en donde la torre de enfriamiento (230), suministra y hace circular un refrigerante a un extremo de la planta de tratamiento térmico (100) para enfriar una sustancia tratada y descargada de esta.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de tratamiento térmico de batería y método para el tratamiento térmico de batería
Antecedentes de la invención
(a) Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aparato para tratar térmicamente una batería y manipular los gases nocivos generados en el proceso y a un método para tratar térmicamente la batería y enfriar y realizar la captación de polvo del gas generado.
(b) Descripción de la técnica relacionada
Recientemente, se ha incrementado el uso de un conjunto de baterías que incluye una pluralidad de celdas de batería unitarias. Un conjunto de baterías incluye una pluralidad de módulos de batería conectados eléctricamente. Los módulos de batería incluyen unas celdas de batería que están conectadas eléctricamente entre sí. Estos conjuntos de baterías se utilizan ampliamente en vehículos eléctricos (EV, por las siglas en inglés de electric vehicle) y vehículos eléctricos híbridos (HEV, por las siglas en inglés de hybrid electric vehicle) que requieren una gran capacidad eléctrica.
Los vehículos eléctricos y los vehículos eléctricos híbridos están atrayendo la atención como vehículos de próxima generación y se espera que el volumen de producción de estos aumente considerablemente. Como resultado, también se espera que, en el futuro, aumenten considerablemente los conjuntos de baterías de desecho y las baterías secundarias de litio que se utilizaron en los vehículos eléctricos. Sin embargo, los métodos actuales para tratar los conjuntos de baterías de desecho incluyen la descarga de la batería, su trituración, la separación de partículas, la separación magnética, etc., lo cual consume mucho tiempo y dinero.
Entretanto, una batería está diseñada para tener una vida útil predeterminada en función del entorno en el que se utilice. Esto se debe al deterioro del rendimiento de las reacciones químicas provocadas por la contaminación de una solución electrolítica y el daño de la superficie de un electrodo durante una reacción química repetitiva de carga y descarga. Como resultado, existe la necesidad de reemplazar las baterías en algún momento y estas baterías se clasifican como baterías de desecho. Por lo tanto, debe ir acompañada de una tecnología para desechar de manera segura las baterías usadas y para recuperar las sustancias caras contenidas en estas. Como ejemplo de la técnica relacionada, un método que comprende, descargar baterías de desecho en ácido sulfúrico durante aproximadamente 14 a 20 días, secar y luego triturar las baterías usadas. Tal método requiere el uso de ácido sulfúrico, el cual es nocivo para los trabajadores y el entorno de trabajo. Por ende, es muy posible que a los trabajadores se les diagnostiquen enfermedades laborales y existe el riesgo de incendio y de intoxicación por gas durante el secado de las baterías. Por otro lado, se necesita mucho tiempo para tratar las baterías, por lo que no solo se reduce la eficiencia del proceso, sino que también existe el riesgo de problemas ambientales graves si la solución utilizada en el proceso se filtra.
Por lo tanto, se necesitan estudios para dispositivos y métodos que puedan descargar y triturar baterías de manera eficiente sin el peligro de explosiones, así como para recuperar metales valiosos de las baterías.
Como técnica anterior relacionada, "un método para recuperar metales valiosos de un conjunto de baterías de desecho" se divulga en la publicación de patente coreana concedida n.° 10-1149762. Como técnica anterior relacionada, también existe la publicación de patente coreana concedida n° 10-1266859.
Otra técnica anterior relacionada con este es el siguiente:
el documento US 6009817 A divulga una parte de tratamiento térmico, en la que una batería es transferida y tratada térmicamente a través de un tubo cerrado (hornos rotatorios 4',9); y una parte de manipulación de gases (60,61,62,111,112), que enfría y realiza la captación de polvo del gas generado en la parte de tratamiento térmico (unos limpiadores en húmedo 61,112 inevitablemente enfrían el gas de tratamiento térmico, unos filtros calientes 60,111 eliminan el polvo de los gases de escape).
El documento US 4874486 A divulga un aparato de tratamiento térmico de batería que comprende un horno de pirólisis, un condensador, una columna de lavado, un separador ciclónico y un filtro de polvo.
El documento JP S6161687 A divulga otro ejemplo de un aparato de tratamiento térmico de batería.
Sumario de la invención
La presente invención está dirigida a proporcionar un aparato y un método que pueden reducir el tiempo de procesamiento y los costes de mano de obra para desmontar una batería de desecho y, con un proceso simplificado, pueden eliminar fácilmente componentes de la batería que no sean metales valiosos, así como tratar fácilmente los gases nocivos que se generan.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de tratamiento térmico de batería que tiene las características de la reivindicación 1.
Así mismo, de acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para el tratamiento térmico de batería y la realización de la captación de polvo del gas de tratamiento térmico que tiene las características de la reivindicación 9.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, es posible tratar térmicamente una batería al mismo tiempo que se minimizan los gases nocivos generado a partir de esta.
Así mismo, es posible reducir notablemente el tiempo y los costes de mano de obra para desmontar una batería de desecho.
Debería entenderse que los efectos de la presente invención no se limitan a los efectos descritos anteriormente, sino que incluyen todos los efectos que se puedan deducir a partir de la descripción detallada de la presente invención o de la constitución de la invención descrita en las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de un aparato de tratamiento térmico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en planta que muestra un ejemplo de un aparato de tratamiento térmico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista frontal que muestra un ejemplo de una parte de manipulación de gases de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 4 es una vista frontal que muestra un ejemplo de una parte de tratamiento térmico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista lateral que muestra un ejemplo de una parte de tratamiento térmico y una parte de manipulación de gases de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en planta que muestra un ejemplo de una parte de tratamiento térmico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 7 es una vista frontal que muestra un ejemplo de una parte de tratamiento térmico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 8 es una vista lateral que muestra un ejemplo de una parte de tratamiento térmico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 9 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de un método para tratar térmicamente una batería y realizar la captación de polvo del gas tratado térmicamente de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones
A continuación en el presente documento, se describirán con detalle las realizaciones preferentes de la presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Las ventajas y las características de la presente invención y la manera de llevarla a cabo resultarán evidentes con referencia a las realizaciones descritas en detalle a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Sin embargo, debería entenderse que la presente invención no se limita a las realizaciones divulgadas, sino que se puede realizar de muchas formas diferentes y no se debería interpretar como que está limitada a las realizaciones establecidas en el presente documento. Por el contrario, estas realizaciones se proporcionan de manera que esta divulgación transmita completamente el alcance de la invención a los expertos en la materia y la invención únicamente se define por el alcance de las reivindicaciones.
Así mismo, cuando se determina que la técnica relacionada o similar puede oscurecer la esencia de la presente invención al describir la presente invención, se omitirá una descripción detallada de esta.
A continuación en el presente documento, cada componente de un aparato de tratamiento térmico de batería 1000 de acuerdo con un aspecto de la presente invención se describirá haciendo referencia a las figuras 1 a 8.
Un aparato de tratamiento térmico de batería 1000 de acuerdo con un aspecto de la presente invención tiene una parte de tratamiento térmico 100 que incluye un primer tubo 111, en donde una batería puede ser transferida de una manera inclinada en sentido descendente como se muestra en la figura 7, provisto de un primer medio de calentamiento 113 en un extremo; y un segundo tubo 112, que se comunica con el primer tubo 111 y provisto de modo que esté inclinado en sentido descendente. El primer tubo y el segundo tubo pueden tener la forma de un horno rotatorio que gira al mismo tiempo que trata térmicamente.
El ángulo de inclinación del primer tubo y el segundo tubo puede oscilar de 10° a 35° con respecto a la superficie del suelo. Una batería puede ser transferida y tratada con calor fácilmente en el intervalo del ángulo de inclinación.
Como se muestra en la figura 7, el primer medio de calentamiento 113 puede estar provisto en un extremo del primer tubo 111 y puede disparar llamas en una dirección en sentido descendente en la que una batería es transferida o en una dirección opuesta a la dirección de transferencia, el primer medio de calentamiento 113 puede estar provisto fuera del tubo cerrado y puede aplicar calor a través de radiación térmica, conducción o similares. En este momento, la temperatura de tratamiento con calor puede ser de 400 °C a 1000 °C. Si la temperatura de tratamiento con calor utilizando el primer medio de calentamiento es inferior a 400 °C, es posible que un componente de polímero de la batería no se descomponga fácilmente. Si la temperatura de tratamiento con calor a través del primer medio de calentamiento supera los 1000 °C, se puede desperdiciar una energía excesiva en la eliminación del polímero y los electrolitos de la batería. También existe el riesgo de que se reduzca la tasa de recuperación de metales valiosos.
El primer medio de calentamiento 113 puede utilizar uno o más seleccionados de un grupo que consiste en aceite ligero, aceite refinado, GNL, GLP, aceite de regeneración, etc. como combustible y puede inyectarlo y prenderse.
El primer medio de calentamiento 113 también puede estar provisto en una superficie circunferencial exterior del primer tubo 111 para calentar el primer tubo mediante radiación térmica, conducción o similares.
El primer tubo 111 y el segundo tubo 112 pueden ser tubos cerrados y el gas generado por un tratamiento con calor de una batería del primer medio de calentamiento 113 puede ser transferido a una unidad de manipulación de gases 200, para bloquear la exposición de sustancias nocivas en el aire.
La parte de tratamiento con calor 100 puede incluir una tolva de baterías; y un transportador 114 para recibir una batería de la tolva de baterías y portar la batería hacia el interior de la parte de tratamiento con calor. Como se muestra en la figura 7, puede estar provisto un medio de deslizamiento que permita dirigir una batería hacia el primer tubo desde un extremo del transportador de modo que permita portar una batería hacia un extremo del primer tubo 111.
El segundo tubo 112 puede estar provisto de un medio para pulverizar un refrigerante (que no se muestra) sobre una superficie circunferencial exterior de la segunda tubería para enfriar la tubería.
La parte de tratamiento térmico 100 puede incluir una parte de captación 121 en un extremo del segundo tubo 112, para recibir una sustancia que es tratada con calor por la primera unidad de calentamiento 113 y desciende a través del segundo tubo 112; y un medio de transferencia 115 para transferir la sustancia captada.
La parte de tratamiento térmico 100 puede incluir una primera parte de captación de polvo 122 que se comunica con un extremo del segundo tubo 112 y realiza la captación de polvo de gas distinto de la sustancia que desciende por el segundo tubo.
La primera parte de captación de polvo 122 puede incluir un filtro de manga para la captación de polvo del gas.
De acuerdo con el aparato de tratamiento térmico de batería 1000 de la presente invención, la parte de manipulación de gases 200 enfría el gas que se genera en la parte de tratamiento térmico 100 y realiza la captación de polvo de este.
Como se muestra en la figura 1, la parte de manipulación de gases 200 incluye una parte de tratamiento con calor de gas 210 que se comunica con una parte superior de la parte de tratamiento térmico 100, más particularmente, una parte superior del primer tubo 111, para tratar con calor el gas desde la parte de tratamiento térmico; una parte de intercambio de calor 220 que se comunica con la parte de tratamiento con calor de gas para enfriar el gas transferido; una torre de enfriamiento 230 que hace circular un refrigerante hacia la parte de intercambio de calor; y una segunda parte de captación de polvo 250 que capta el polvo del gas que es hecho atravesar la parte de intercambio de calor y es emitido.
Con más detalle, la parte de tratamiento con calor de gas 210 puede incluir un tercer tubo 211 que se comunica con una parte superior de la parte de tratamiento térmico, que puede ser la parte superior del primer tubo 111; y un segundo medio de calentamiento 212 dispuesto en un extremo del tercer tubo y puede disparar llamas en una dirección en la que es transferido el gas. A través del segundo medio de calentamiento, el gas transferido puede ser tratado con calor a una temperatura que oscila de 700 °C a 900 °C. Al ser tratado con calor a tal intervalo de temperatura, los componentes poliméricos del gas se pueden descomponer completamente.
El segundo medio de calentamiento 212 puede utilizar uno o más seleccionados de un grupo que consiste en aceite ligero, aceite refinado, GNL, GLP, aceite de regeneración, etc. como combustible y puede inyectarlo y prenderse, aumentando, de este modo, la eficiencia de la descomposición térmica del polímero.
La parte de intercambio de calor 220 intercambia calor entre el gas emitido por la parte de tratamiento con calor de gas 210 y el refrigerante que es hecho circular en la parte de intercambio de calor. Debido al intercambio de calor, la temperatura del gas puede ser enfriada de 150 °C a 250 °C.
La parte de manipulación de gases 200 puede incluir una torre de pulverización 240 que se comunica con la parte de intercambio de calor 220 y la segunda parte de captación de polvo 250, y está configurada para pulverizar el gas emitido desde la parte de intercambio de calor a través de un medio de pulverización y luego emitir el gas hacia la segunda parte de captación de polvo. La torre de pulverización puede satisfacer un intervalo de temperatura de 100 °C a 150 °C para que la humedad no se condense.
La torre de enfriamiento 230 hace circular el refrigerante hacia la parte de intercambio de calor 220 y un extremo de la parte de tratamiento térmico 100 donde tienen lugar el tratamiento térmico y la emisión. Específicamente, el refrigerante es suministrado a un extremo del segundo tubo 112 de la parte de tratamiento térmico de manera que la temperatura de una sustancia descargada del segundo tubo se enfríe a 70 °C a 100 °C. En consecuencia, el gas emitido a través de la segunda tubería puede ser enfriado al intervalo de temperatura descrito anteriormente y puede ser sometido fácilmente a la captación de polvo a través de la primera unidad de captación de polvo 122, y la sustancia tratada térmicamente descargada a través del segundo tubo es transferida a través de un medio de transferencia 115.
La segunda parte de captación de polvo 250 puede realizar la captación de polvo de gas de intercambio de calor en la parte de intercambio de calor 220 a través de un filtro de manga.
Como se muestra en la figura 1, la parte de tratamiento de gas 200 puede estar provista de un medio de chorro de agua que lanza agua sobre el gas emitido desde la segunda parte de captación de polvo 250 y puede incluir un lavador de gases por vía húmeda 260 que emite el gas de chorro de agua al aire.
El lavador de gases por vía húmeda 260 puede estar provisto de un filtro poroso en una parte inferior del medio de chorro de agua. La captación de polvo se puede realizar haciendo que el gas que atraviesa el filtro entre en contacto con el agua. El agua se ajusta para que tenga un pH que oscile de 5 a 9, por medio de una solución básica en un tanque de solución básica. Específicamente, la solución básica puede ser una solución de hidróxido de sodio y los componentes nocivos del gas se pueden eliminar fácilmente dentro del intervalo de pH mencionado anteriormente.
Los contenidos de polvo, hollín, mercurio, cadmio, cobre, plomo, níquel se pueden captar utilizando el filtro de manga. A través del lavador de gases por vía húmeda 260, el ácido sulfúrico (SOx), el amoníaco, el cloruro de hidrógeno, los hidrocarburos, formaldehído y similares se pueden eliminar. A través del segundo medio de calentamiento 212, se pueden eliminar el monóxido de carbono y el benceno.
Es decir, un aparato de tratamiento térmico de batería de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación puede transferir una batería de desecho a través de un tubo cerrado 110 mientras que, al mismo tiempo, trata térmicamente la batería de desecho, y puede captar sustancias tratadas térmicamente para permitir la recuperación de metales valiosos. Los gases nocivos generados por el tratamiento térmico se pueden descomponer y captar el polvo procedente de estos y luego ser emitidos al aire a través de una primera parte de captación de polvo 122, una segunda parte de captación de polvo 250, un segundo medio de calentamiento 212, un lavador de gases por vía húmeda 260 y similares.
A continuación en el presente documento, se describe un método de tratamiento térmico de batería y de captación de polvo de acuerdo con un aspecto de la presente invención.
En el método de tratamiento térmico de batería y de captación de polvo, una batería transferida en una dirección a través de un tubo cerrado es tratada térmicamente a una temperatura que oscila de 400 °C a 1000 °C y es emitida en la etapa S10. Si la temperatura de tratamiento térmico es inferior a 400 °C, es posible que los componentes poliméricos de la batería no se descompongan fácilmente. Si la temperatura de tratamiento térmico es superior a 1000 °C, se puede desperdiciar una energía excesiva en la eliminación del polímero, los electrolitos y similares de la batería. También existe la posibilidad de que se reduzca la tasa de recuperación de un metal valioso.
El tratamiento térmico se puede realizar durante 30 minutos a 240 minutos. El componente polimérico de la batería se puede descomponer dentro del intervalo de tiempo de tratamiento térmico mencionado anteriormente al mismo tiempo que se minimiza el desperdicio de energía.
El tratamiento térmico se puede realizar disparando una llama en una dirección opuesta a la dirección en la que es transferida la batería o en la misma dirección que la dirección de transferencia. El tratamiento térmico puede proceder a través de calentamiento indirecto utilizando un elemento de calentamiento, tal como un calentador fuera del tubo cerrado. Específicamente, cuando la batería es transferida a lo largo de la tubería cerrada, el tratamiento térmico se puede realizar disparando una llama en una dirección opuesta a la dirección de transferencia de la batería a través de un medio de calentamiento dispuesto en un extremo de la tubería cerrada.
El tubo cerrado puede ser un tubo que tenga un medio de calentamiento capaz de inclinar en sentido descendente y tratar térmicamente la batería en un extremo, y puede tener la forma de un horno rotatorio.
El tubo cerrado puede incluir un primer tubo configurado para tener un medio de calentamiento dispuesto en un extremo e inclinado en sentido descendente en un ángulo predeterminado de manera que una batería sea tratada térmicamente como se mencionó anteriormente y transferida en una dirección. El tubo cerrado también puede incluir un segundo tubo que se comunica con el primer tubo y está configurado para inclinarse en sentido descendente en un ángulo predeterminado de manera que la sustancia tratada térmicamente pueda ser enfriada y descargada. Por ende, en el primer tubo, una batería es tratada térmicamente al mismo tiempo que es transferida y, en el segundo tubo, la sustancia tratada térmicamente puede ser enfriada y descargada. El enfriamiento de la sustancia tratada térmicamente en el segundo tubo se puede realizar pulverizando agua sobre la superficie circunferencial exterior del segundo tubo y haciendo circular un refrigerante en una parte de descarga del segundo tubo. La temperatura de enfriamiento puede oscilar de 70 °C a 100 °C. Así mismo, el ángulo de inclinación del primer tubo y el segundo tubo puede oscilar de 5° a 35°. Una batería puede ser transferida fácilmente al mismo tiempo que es tratada térmicamente de manera simultánea dentro del intervalo de ángulo de inclinación mencionado anteriormente. En este momento, una pequeña cantidad del gas generado durante el proceso de tratamiento térmico puede ser transferido a través del segundo tubo. A través de un dispositivo de captación de polvo configurado para comunicarse con el segundo tubo y provisto de un filtro de manga, el gas puede ser sometido a captación de polvo.
El enfriamiento y la realización de la captación de polvo del gas generado durante el tratamiento térmico en la etapa S20 pueden incluir el tratamiento con calor del gas generado durante el tratamiento térmico a una temperatura que oscila de 600 °C a 900 °C, en primer lugar. Al tratar con calor el gas generado durante el tratamiento térmico en el intervalo de temperatura mencionado anteriormente, se pueden descomponer un componente polimérico y similares que queden en el gas. El tratamiento con calor del gas se puede realizar a través de un medio de calentamiento que dispara llamas en la misma dirección que la dirección en la que es transferido el gas.
El tratamiento de enfriamiento del gas generado durante el tratamiento térmico se realiza a través de un intercambiador de calor en el que es hecho circular un refrigerante y el gas puede ser enfriado a un intervalo de temperatura de 150 °C a 250 °C. Al realizar el tratamiento de enfriamiento al intervalo de temperatura mencionado anteriormente, se puede aumentar la eficiencia de un proceso de captación de polvo posterior y se puede evitar dañar un dispositivo de captación de polvo.
El tratamiento de enfriamiento del gas generado durante el tratamiento térmico puede incluir, de manera adicional, enfriar el gas enfriado pulverizando el mismo a través de un medio de pulverizado, a una temperatura que oscila de 100 °C a 150 °C, en donde se evita que se condense la humedad del gas.
El proceso de captación de polvo del gas generado durante el tratamiento térmico puede incluir hacer pasar el gas enfriado a través de un dispositivo de captación de polvo provisto de un filtro de manga.
Por otro lado, el método puede incluir una etapa de realizar una captación de polvo adicional pulverizando agua con un pH de 5 a 9 al gas de captación de polvo en una dirección opuesta a la dirección en la que es transferido el gas. La eliminación de los componentes nocivos en el gas se puede facilitar en el intervalo de pH mencionado anteriormente. Específicamente, al suministrar el gas de captación de polvo al lavador de gases por vía húmeda provisto de un medio de chorro de agua y un filtro poroso en la parte inferior del medio de chorro de agua, de manera que el gas que atraviesa el filtro y el agua pulverizada entren en contacto, se puede realizar la captación de polvo adicional.
En el proceso de captación de polvo de gas a través de un dispositivo de captación de polvo provisto del filtro de manga, el polvo, el hollín, el mercurio, el cadmio, el cobre, el plomo y el níquel del gas se pueden eliminar.
En el proceso de captación de polvo adicional de gas a través de la pulverización de agua, los óxidos de azufre (SOx), el amoníaco, el cloruro de hidrógeno, los hidrocarburos y formaldehído se pueden eliminar.
A través del tratamiento con calor del gas generado en el tratamiento térmico, se pueden eliminar el monóxido de carbono y el benceno.
Es decir, un método para el tratamiento térmico de batería y la realización de la captación de polvo del gas de tratamiento térmico de acuerdo con un aspecto de la presente invención permite transferir una batería de desecho a través de un tubo cerrado mientras que, al mismo tiempo, trata térmicamente la batería de desecho a una temperatura predeterminada. El método también permite captar sustancias tratadas térmicamente para recuperar metales valiosos.
Al enfriar y realizar la captación de polvo del gas nocivo generado durante el tratamiento térmico, se puede emitir al aire gas libre de contenidos nocivos.
A continuación en el presente documento, la presente invención se describe con más detalle utilizando ejemplos y ejemplos experimentales. Sin embargo, los siguientes ejemplos y ejemplos experimentales tienen únicamente fines ilustrativos y el alcance de la presente invención no se limita a estos.
<Ejemplo 1 > T ratamiento térmico de batería de desecho de un vehículo eléctrico a través de un aparato de tratamiento térmico
Está provista una parte de tratamiento térmico 100, que incluye, un primer tubo 111 en donde una batería de desecho es transferida en un ángulo de inclinación que oscila de 5° a 15° con respecto a la superficie del suelo, provisto de un primer medio de calentamiento 113 para tratar con calor a una temperatura que oscila de 600 °C a 800 °C utilizando uno o más seleccionados de un grupo que consiste en aceite ligero, aceite refinado, GNL, GLP, aceite de regeneración, etc., como combustible para disparar fuego en una dirección opuesta a la dirección en la que es transferida la batería de desecho; un segundo tubo 112, que se comunica con el primer tubo 111 y provisto de modo que esté inclinado en un ángulo de inclinación que oscila de 5° a 15° con respecto a la superficie del suelo; un medio de chorro de refrigerante que pulveriza un refrigerante en una superficie circunferencial exterior del segundo tubo; una tolva de baterías para baterías de desecho de vehículos eléctricos; un transportador 114 que recibe una batería de la tolva de baterías y porta la batería en la parte de tratamiento térmico; una parte de captación 121 que capta una sustancia tratada en un extremo del segundo tubo; un medio de transferencia 115 para transferir la sustancia de la parte de captación; y una primera parte de captación de polvo 122, que se comunica con un extremo del segundo tubo, provista de un filtro de manga para realizar la captación de polvo del gas emitido desde el segundo tubo.
Así mismo, está provista una parte de manipulación de gases 200, que incluye, un tercer tubo 211 que se comunica con una parte superior del primer tubo 111 para transferir gas desde la parte de tratamiento térmico 100; un segundo medio de calentamiento 212, provisto en un extremo del tercer tubo, que utiliza uno o más seleccionados de un grupo que consiste en aceite ligero, aceite refinado, GNL, GLP, aceite de regeneración, etc., como combustible para disparar llamas que tienen una temperatura que oscila de 600 °C a 800 °C en una dirección en la que es transferido el gas; una parte de intercambio de calor 220 que se comunica con el tercer tubo para enfriar el gas emitido desde el tercer tubo; una torre de enfriamiento 230 que suministra y hace circular un refrigerante a la parte de intercambio de calor y un extremo del segundo tubo 112; una torre de pulverización 240 que se comunica con la parte de intercambio de calor y que está configurada para pulverizar y enfriar el gas emitido desde la parte de intercambio de calor a través de un medio de pulverización; una segunda parte de captación de polvo 250, que se comunica con la torre de pulverización, provista de un filtro de manga que realiza la captación de polvo del gas emitido desde la torre de pulverización; y un lavador de gases por vía húmeda 260, que se comunica con la segunda parte de captación de polvo, provisto de un medio de chorro de agua que pulveriza agua al gas emitido desde la segunda parte de captación de polvo y emite el gas de chorro de agua al aire.
A través del primer tubo, fue transferida una batería de desecho de un vehículo eléctrico y fue tratada con calor disparando llamas utilizando el primer medio de calentamiento, en una dirección opuesta a la dirección en la que estaba siendo transferida la batería, a una temperatura que oscila de 600 °C a 800 °C durante 30 a 120 minutos. La sustancia tratada con calor fue transferida a través del segundo tubo y, en este momento, se lanzaron chorros de agua en una superficie circunferencial exterior del segundo tubo y se hizo circular un refrigerante en un extremo del segundo tubo, de modo que provocase que la temperatura de una sustancia tratada térmicamente que es descargada a través del segundo tubo oscile de 70 °C a 100 °C.
El gas nocivo generado durante el tratamiento con calor mencionado anteriormente fue transferido a través del tercer tubo y a través del segundo medio de calentamiento, se dispararon llamas en la dirección en la que estaba siendo transferido el gas nocivo, para tratar con calor a una temperatura de 800 °C. El gas nocivo tratado con calor fue hecho atravesar un intercambiador de calor en donde se hizo circular un refrigerante, para enfriar el gas tratado con calor a una temperatura de 150 °C. El gas nocivo enfriado fue pulverizado a través de un medio de pulverizado, provocando que la temperatura cayese a 100 °C. El gas nocivo pulverizado fue hecho atravesar un dispositivo de captación de polvo provisto de un filtro de manga para realizar la captación de polvo. El gas de captación de polvo fue hecho atravesar un filtro poroso al mismo tiempo que se lanzaban chorros de agua para realizar una captación de polvo adicional y el gas de captación de polvo adicional fue emitido al aire.
<Ejemplo 2> Tratamiento térmico de batería de herramienta eléctrica
El tratamiento térmico de batería y el enfriamiento y la realización de la captación de polvo del gas se llevaron a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la batería que se deseaba manipular fue reemplazada por una batería de herramienta eléctrica en lugar de la batería de vehículo eléctrico del Ejemplo 1.
<Ejemplo 3> Tratamiento térmico de pila de botón
El tratamiento térmico de batería y el enfriamiento y la realización de la captación de polvo del gas se llevaron a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la batería que se deseaba manipular fue reemplazada por una pila de botón en lugar de la batería de vehículo eléctrico del Ejemplo 1.
<Ejemplo 4> Tratamiento térmico de batería de polímero de litio
El tratamiento térmico de batería y el enfriamiento y la realización de la captación de polvo del gas se llevaron a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la batería que se deseaba manipular fue reemplazada por una batería de polímero de litio en lugar de la batería de vehículo eléctrico del Ejemplo 1.
<Ejemplo experimental 1> Medición de la concentración de emisiones de contaminantes atmosféricos
Utilizando el aparato de tratamiento térmico de batería provisto en el Ejemplo 1, la concentración de contaminantes en el gas emitido finalmente después del tratamiento térmico de batería de herramienta eléctrica, de la pila de botón, de la batería de polímero de litio y de la batería de vehículo eléctrico, así como los resultados, se muestran en la Tabla 1.
ácido sulfúrico (SOx), amoníaco, cloruro de hidrógeno, hidrocarburos, formaldehído
T l 11
Figure imgf000008_0001
Como se muestra en la Tabla 1, se confirmó que, en el caso del gas captado tras el tratamiento térmico de la celda de vehículo eléctrico, la mayoría de los componentes nocivos cumplen los criterios de tolerancia de emisiones. En todos los tipos de tratamiento térmico de batería, no se detectaron disulfuro de carbono, sulfuro de hidrógeno, fluoruro, cianuro de hidrógeno, bromo, estireno, fenol, cloruro de vinilo, arsénico, cromo, zinc, fósforo, manganeso, diclorometano ni tricloroetileno.
Si bien las realizaciones a modo de ejemplo de un aparato y un método de tratamiento térmico de batería de acuerdo con un aspecto de la presente invención se han descrito anteriormente, es evidente que se pueden realizar diversas modificaciones sin apartarse del alcance de la presente invención.
Por lo tanto, el alcance de la presente invención no debe limitarse a las realizaciones descritas, sino que se debería determinar por el alcance de las reivindicaciones adjuntas y los equivalentes de estas.
Es decir, debe entenderse que las realizaciones anteriores son ilustrativas y no restrictivas en todos los sentidos y que el alcance de la presente invención está indicado por las reivindicaciones adjuntas en lugar de la descripción anterior.
NÚMEROS DE REFERENCIA
100: parte de tratamiento térmico 110: tubo cerrado
111: primer tubo 112: segundo tubo
113: medio de calentamiento 114: transportador
115: medio de transferencia 121: parte de captación
122: primera parte de captación de polvo 200: parte de manipulación de gases
210: parte de tratamiento con calor de gas 212: segundo medio de calentamiento
(continuación)
211: tercer tubo
220: parte de intercambio de calor 230: torre de enfriamiento
240: torre de pulverización 250: segunda parte de captación de polvo 260: lavador de gases por vía húmeda
1000: aparato de tratamiento térmico de batería

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de tratamiento térmico de batería (1000) que comprende,
una parte de tratamiento térmico (100), en la que una batería es transferida y tratada térmicamente a través de un tubo cerrado (110); y una parte de manipulación de gases (200), que enfría y realiza la captación de polvo del gas generado en la parte de tratamiento térmico (100),
en donde la parte de manipulación de gases (200) comprende,
una parte de tratamiento con calor de gas (210) que se comunica con una parte superior de la parte de tratamiento térmico (100), para tratar con calor el gas desde la parte de tratamiento térmico (100);
una parte de intercambio de calor (220) que se comunica con la parte de tratamiento con calor de gas (210) para enfriar el gas transferido desde esta; una torre de enfriamiento (230) que hace circular un refrigerante hacia la parte de intercambio de calor (220); y una segunda parte de captación de polvo (250) que capta el polvo del gas emitido desde la parte de intercambio de calor (220),
en donde la torre de enfriamiento (230), suministra y hace circular un refrigerante a un extremo de la planta de tratamiento térmico (100) para enfriar una sustancia tratada y descargada de esta.
2. El aparato (1000) de la reivindicación 1, en donde la parte de tratamiento térmico (100) incluye,
un primer tubo (111), en donde una batería es transferida de manera inclinada en sentido descendente, provisto de un primer medio de calentamiento (113) en un extremo; y
un segundo tubo (112), que se comunica con el primer tubo (111) y provisto de modo que esté inclinado en sentido descendente.
3. El aparato (1000) de la reivindicación 2, en donde el primer tubo (111) y el segundo tubo (112) tienen la forma de un horno rotatorio inclinado en un ángulo que oscila de 5° a 30° con respecto a la superficie del suelo.
4. El aparato (1000) de la reivindicación 2, en donde,
el primer medio de calentamiento (113),
dispara llamas en una dirección igual u opuesta a una dirección en la que es transferida la batería, o está provisto en una superficie circunferencial exterior del tubo cerrado (110) para calentar el tubo cerrado (110).
5. El aparato (1000) de la reivindicación 1, que comprende, además,
una tolva de baterías; y un transportador para recibir una batería de la tolva de baterías y portar la batería hacia el interior de la parte de tratamiento térmico (100).
6. El aparato (1000) de la reivindicación 1, en donde la parte de manipulación de gases (200) comprende, un tercer tubo (211) que se comunica con una parte superior de la parte de tratamiento térmico (100) para transferir gas desde esta;
un segundo medio de calentamiento (212), provisto en un extremo del tercer tubo (211), para disparar llamas en la dirección en la que es transferido el gas.
7. El aparato (1000) de la reivindicación 1, en donde la parte de manipulación de gases (200) comprende, una torre de pulverización (240) que se comunica con la parte de intercambio de calor (220) y la segunda parte de captación de polvo (250) y que está configurada para pulverizar el gas emitido desde la parte de intercambio de calor (220) a través de un medio de pulverizado y luego emitirlo a la segunda parte de captación de polvo (250).
8. El aparato (1000) de la reivindicación 1, en donde la parte de manipulación de gases (200) comprende, un lavador de gases por vía húmeda (260), que se comunica con la segunda parte de captación de polvo (250), provisto de un medio de chorro de agua que pulveriza agua al gas emitido desde la segunda parte de captación de polvo (250) y emite el gas de chorro de agua al aire.
9. Un método para el tratamiento térmico de batería y la realización de la captación de polvo del gas de tratamiento térmico utilizando el aparato de la reivindicación 1, que comprende,
enfriar y realizar la captación de polvo del gas generado durante el tratamiento térmico de una batería, que es transferida y en una dirección a través del tubo cerrado (110), tratada térmicamente a una temperatura que oscila de 400 °C a 1000 °C, y descargada,
suministrando y haciendo circular el refrigerante desde la torre de enfriamiento (230) a un extremo de la parte de tratamiento térmico (100) y a la parte de intercambio de calor (220).
10. El método de la reivindicación 9, en donde el enfriamiento comprende,
enfriar el gas generado durante el tratamiento térmico a través de la parte de intercambio de calor (220) a una temperatura que oscila de 150 °C a 250 °C.
11. El método de la reivindicación 10, en donde el enfriamiento comprende, además,
enfriar el gas de intercambio de calor a una temperatura que oscila de 100 °C a 150 °C, pulverizando el gas de intercambio de calor.
12. El método de la reivindicación 9, en donde la captación de polvo comprende,
hacer atravesar el gas la segunda parte de captación de polvo (250) provista de un filtro de manga.
13. El método de la reivindicación 12, en donde la captación de polvo comprende, además,
pulverizar agua que tenga un pH de 5 a 9 al gas que fue hecho atravesar la segunda parte de captación de polvo (250).
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