KR101610695B1 - Continuous Heat treatment apparatus and Method of Recovering Valuable Metals from Litium Battery using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속열처리 방식 폐전지 처리장치 및 이를 사용한 유가금속의 회수방법에 관한 것이다. 본 발명의 처리장치는 프레임(10)의 내부에 설치되는 반응조(12)가 있고, 상기 반응조(12)의 외면과 상기 프레임(10)의 내면 사이에 위치되어 반응조(12)의 발열체(13)에서 나온 열이 프레임(10)의 외부로 전달되는 것과 소음 전달츨 차단하는 방음재(14)가 있다. 상기 반응조(12)의 내부공간과 외부를 차폐하도록 덮개(16)가 사용되는데, 상기 덮개(16)와 반응조(12)의 사이에는 시일이 있어 외부와 밀폐된다. 상기 반응조(12)의 내부공간과 외부를 선택적으로 연통시키도록 투입구(18)가 있는데, 상기 투입구(18)의 상단은 상기 반응조(12)의 원심방향으로 경사지게 되고, 상기 투입구(18)의 상단에 있는 입구(20)의 내부에는 가스차단도어(22)가 설치되어, 외부와 상기 반응조(12)의 내부공간을 차폐한다. 상기 가스차단도어(22)는 탄성력에 의해 개방상태에서 폐쇄상태로 자동으로 이동된다. 상기 덮개(18)를 관통하여 다수개의 가스주입구(26)와 가스배출구(24)가 형성된다. 상기 가스주입구(26)는 상기 내부공간에서 끝부분이 서로 다른 높이에 있도록 되고 불활성가스를 내부공간으로 공급하는 역할을 하고, 가스배출구(24)는 내부공간에서 발생한 유해가스와 더스트를 배출하는 역할을 한다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a continuous heat treatment type waste battery processing apparatus and a method for recovering valuable metals using the same. The treatment apparatus of the present invention includes a reaction tank 12 installed inside the frame 10 and is disposed between the outer surface of the reaction tank 12 and the inner surface of the frame 10, There is a heat insulating material 14 which transmits the heat from the frame 10 to the outside of the frame 10 and cuts off noise transmission. A lid 16 is used to shield the inner space and the outside of the reaction tank 12, and there is a seal between the lid 16 and the reaction tank 12 to seal the outside. The upper end of the charging port 18 is inclined in the centrifugal direction of the reaction tank 12 and the upper end of the charging port 18 is connected to the upper end of the charging port 12. [ A gas shutoff door 22 is provided inside the inlet 20 in the reaction vessel 12 to shield the outside and the inner space of the reaction vessel 12. The gas barrier door 22 is automatically moved from the open state to the closed state by the elastic force. A plurality of gas inlet ports (26) and gas outlet ports (24) are formed through the cover (18). The gas inlet (26) is positioned at a different height from the inner space to supply an inert gas to the inner space. The gas outlet (24) serves to discharge the noxious gas and dust generated in the inner space .
Description
본 발명은 폐전지로부터 금속을 회수하기 위한 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐전지에서 금속을 회수하기 위한 전처리 공정을 연속 열처리를 통해 먼저 수행하고 이후에 파,분쇄 공정을 할 수 있도록 하는 연속열처리 방식 폐전지 처리장치 및 이를 이용한 리튬계 전지로부터 유가금속의 회수방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a processing apparatus and method for recovering a metal from a waste battery, and more particularly, to a pretreatment process for recovering a metal from a waste battery by first performing continuous heat treatment, And a method for recovering valuable metals from a lithium-based battery using the same.
폐전지란 예를 들면, 리모콘, 계산기, 무전기, 전자시계, 카세트, 완구 등 각종 전자기기의 전원으로 사용되는 1차 전지와 핸드폰, 노트북, 자동차용 배터리 등 충전이 가능한 2차 전지가 수명이 다해 발생하는 폐기물을 일컫는다.For example, primary batteries used as power sources for various electronic devices such as remote controllers, calculators, radios, electronic clocks, cassettes, toys, and rechargeable secondary batteries such as mobile phones, notebooks, Waste.
이와 같은 폐전지에는 은, 코발트, 니켈, 아연, 망간, 리튬, 구리 등의 유가금속들이 포함되어 있어 유한한 자원을 효율적으로 재활용하기 위해 폐전지로부터 유가금속을 회수하는 기술개발이 요구되고 있다.Such waste batteries include valuable metals such as silver, cobalt, nickel, zinc, manganese, lithium, and copper. Therefore, in order to efficiently recycle finite resources, technology for recovering valuable metals from waste batteries is required.
또한, 폐전지에는 유해금속인 납, 카드뮴, 수은 등을 비롯하여 KOH, NH4Cl, 리튬염, H2SO4 등이 전해액으로 사용되고 있어 환경에 미치는 영향을 고려하여 재활용 기술을 개발해야 할 필요가 있다.In addition, KOH, NH 4 Cl, lithium salt, and H 2 SO 4 are used as electrolytic solutions in the waste batteries, including lead, cadmium, and mercury, which are harmful metals. have.
종래에 개발된 폐전지 재활용 기술들은 수거된 폐전지를 각 전지별, 예컨대 1차 전지와 2차 전지별로 각각 분류하는 공정, 그 분류된 폐전지를 파쇄하는 공정, 파쇄물을 체로 분급하는 공정, 회수하고자 하는 금속과 잔사를 선별하는 공정이 전처리 공정으로 이루어진다.Conventional waste battery recycling techniques include a process of sorting the collected batteries by each cell, for example, a primary cell and a secondary cell, a process of crushing the classified waste battery, a process of classifying the crushed material into a sieve, A process for sorting metals and residues is performed by a pretreatment process.
그런데, 이러한 종래기술에서는 수거된 폐전지를 1차 전지와 2차 전지의 전지별로 분류 및 파쇄해야 하는 공정이 필요하고, 폐전지를 직접 파쇄하는 공정에서는 전지의 폭발성 위험이 발생하며, 또한 발생하는 전해액과 그 가스가 대기 중에 노출됨으로써 환경에 큰 부담을 주고 있다.However, in this conventional technique, it is necessary to separate and collect the collected waste batteries by the cells of the primary cell and the secondary cell. In the process of directly crushing the waste battery, there is a risk of explosion of the battery, And the gas is exposed to the atmosphere, thereby placing a great burden on the environment.
이와 같은 점을 고려해서 선행기술문헌으로 제시된 바와 같은 방법으로 폐전지에서 유가금속을 회수하는 방법이 제공되었으나, 여기서는 한 번에 정해진 양만큼의 폐전지만을 반응조에 투입하여 작업을 진행하였다. 따라서, 한 번에 처리할 수 있는 양이 상대적으로 적어 폐전지에 대한 전처리에서 대량처리가 어려운 문제점이 있었다.
In view of the above, a method of recovering valuable metals from waste batteries has been provided by the method as disclosed in the prior art document, but here, the amount of waste of a predetermined amount is supplied to the reaction tank at a time. Therefore, there is a problem that it is difficult to mass-process the waste battery in the pretreatment of the waste battery because the amount that can be treated at one time is relatively small.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반응조 내에 폐전지를 연속적으로 투입하여 전처리 과정을 진행할 수 있도록 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to allow the pretreatment process to be carried out by continuously charging a waste battery into a reaction tank.
본 발명의 다른 목적은 특히 리튬계 폐혼합전지를 연속열처리하여 유가금속을 회수할 수 있도록 하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a lithium-based waste battery capable of continuously recovering valuable metals by continuous heat treatment.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 프레임과, 상기 프레임의 내부에 위치되고 내부에 작업대상물인 폐전지가 위치되는 내부공간이 형성된 반응조와, 상기 프레임과 상기 반응조의 사이에 위치되어 내화 및 방음작용을 하는 방음재와, 상기 반응조의 상단에 형성된 입구에 설치되어 상기 반응조의 내부공간을 외부와 차폐하는 덮개와, 상기 내부공간과 외부를 선택적으로 연통시키도록 내부에 개방을 위한 힘이 제거되면 자동적으로 닫히는 가스차단도어가 위치되고 상기 반응조의 내부공간으로 작업대상물을 투입하는 경로가 되는 투입구와, 상기 내부공간에서 끝부분이 서로 다른 높이에 있도록 구성되어 상기 내부공간으로 불활성가스를 주입하는 다수개의 가스주입구를 포함하고, 상기 투입구의 상단은 상기 반응조의 방향으로 경사지게 연장되고 상기 투입구의 상단에 입구가 형성된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a method of manufacturing a plasma display panel including a frame, a reaction vessel disposed inside the frame and having an inner space in which a waste battery, A lid provided at an inlet formed at an upper end of the reaction tank for shielding an inner space of the reaction tank from the outside, Wherein the gas shutoff door is automatically closed when the force for opening is removed and the gas shutoff door is closed so that an end of the gas shutoff door is located at a different height from the inner space, And a plurality of gas injection openings for injecting an inert gas into the openings, And an inlet is formed at an upper end of the charging port.
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상기 투입구는 상기 덮개를 관통하여 설치된다.The input port is installed through the cover.
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상기 내부공간에서 발생하는 유해가스와 더스트를 외부로 배출하는 가스배출구가 상기 덮개를 관통하여 설치된다.And a gas outlet for discharging noxious gas and dust generated in the internal space to the outside is installed through the cover.
상기 덮개를 승강시키기 위한 호이스트가 상기 덮개의 상방에 위치된다.A hoist for lifting and lowering the lid is located above the lid.
상기 호이스트는 상기 프레임에 설치되어 연직상방으로 연장되는 호이스트 본체와, 상기 호이스트본체에 견인줄이나 견인체인으로 연결되는 견인고리와, 상기 견인줄이나 견인체인을 풀고 감는 동력을 제공하는 호이스트모터를 포함한다.The hoist includes a hoist body installed on the frame and extending vertically upwardly, a pulling collar connected to the hoist body by a pulling string or a pulling chain, and a hoist motor for providing power for pulling and pulling the pulling pulling or pulling chain.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 프레임, 반응조, 덮개, 투입구를 포함하는 연속연처리 방식 폐전지 처리를 이용하여 리튬계 전지로부터 연속 열처리 공정에 의한 유가금속의 회수방법에 있어서, (a) 상기 반응조 내부의 온도를 가열하는 단계 (b) 상기 투입구의 가스차단도어를 개방하여 폐전지를 소정의 시간간격을 두고 상기 반응조 용량의 일부에 해당되는 양을 연속적으로 투입하여 열처리하는 단계; (c) 상기 폐전지 투입단계 후에, 반응조 내부의 유해가스나 더스트가 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해 상기 가스차단도어를 폐쇄되는 단계; (d) 상기 덮개의 가스배출구를 통하여 열처리 중 발생하는 유해가스 및 더스트를 방출하는 단계; (e) 상기 (d)단계의 방출된 더스트에 포함되어 있는 유가금속분말을 집진기를 거쳐 분리하는 단계; (f) 상기 (d)단계의 방출된 유해가스를 스크러버에서 NaOH 용액으로 중화하여 대기로 배출하는 단계; (g) 상기 (c)단계의 열처리된 폐전지를 상기 반응조로부터 수거하는 단계; (h) 상기 수거된 폐전지를 파쇄 또는 분쇄하는 단계; (i) 상기 패쇄 또는 분쇄된 폐전지의 자력 선별 및 체거름으로 유가금속분말을 분리 및 회수하는 단계를 포함하고, 상기 (b)단계와 동시 또는 (b)단계 후에, (b') 상기 반응조 내부의 폭발을 방지하기 위하여 반응조 내부에 서로 다른 높이에 끝부분이 있는 가스주입구를 통해 불활성가스를 상기 반응조 내부로 주입한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for recovering valuable metals by a continuous heat treatment process from a lithium-based battery using a continuous soft processing type waste battery treatment including a frame, a reaction tank, a cover, ) Heating the inside of the reaction vessel (b) opening the gas shutoff door of the inlet to continuously heat the waste battery at an amount corresponding to a portion of the reactor capacity at a predetermined time interval, and performing heat treatment; (c) closing the gas shutoff door to prevent the harmful gas or dust in the reaction vessel from being discharged to the outside after the waste battery charging step; (d) discharging noxious gas and dust generated during the heat treatment through the gas outlet of the cover; (e) separating the valuable metal powder contained in the discharged dust from the step (d) through a dust collector; (f) neutralizing the discharged noxious gas in step (d) with NaOH solution in a scrubber and discharging it to the atmosphere; (g) collecting the heat-treated spent battery of step (c) from the reactor; (h) crushing or pulverizing the recovered spent battery; (i) separating and recovering the valuable metal powder by sorting and sieving the magnetic force of the pulverized or pulverized waste battery, and (b) after or simultaneously with (b) In order to prevent the internal explosion, an inert gas is injected into the reaction vessel through a gas injection port having ends at different heights inside the reaction vessel.
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또한, 상기 (b')단계와 동시 또는 (b')단계 후에, (b") 반응조와 덮개 사이를 밀봉하는 시일을 냉각하기 위하여 냉각수주입구를 통해 냉각수를 주입하는 단계를 더 포함한다.Further, in order to cool the seal sealing between the reaction vessel and the lid after (b ') or after (b'), And injecting cooling water through the cooling water inlet.
또한, 상기 (a)단계의 반응조 온도는 470 ~ 550℃의 범위로 가열하는 것을 특징으로 한다.The reaction tank temperature in step (a) is preferably in the range of 470 to 550 ° C.
또한, 상기 (b)단계의 폐전지는 1분당 5 ~ 15개의 속도로 투입하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the waste battery of step (b) is charged at a rate of 5 to 15 per minute.
본 발명에 의한 연속열처리 방식 폐전지 처리장치 및 이를 사용한 유가금속 회수방법에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.In the continuous heat treatment type waste battery treating apparatus and the method for recovering valuable metals using the same, the following effects can be obtained.
먼저, 본 발명에 의한 처리장치는 반응조에서 열처리작업이 진행되는 중에도 반응조의 내부로 폐전지를 투입할 수 있도록 하였으므로, 폐전지 처리장치에서의 전처리 양이 크게 늘어날 수 있게 되어 보다 많은 양의 유가금속을 보다 신속하게 폐전지로부터 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.First, since the treatment apparatus according to the present invention allows the waste battery to be injected into the reactor even during the heat treatment operation in the reactor, the amount of pretreatment in the waste battery treatment apparatus can be greatly increased, So that it can be obtained from the spent battery more quickly.
즉, 본 발명의 처리장치에서는 반응조에서 폐전지에 대한 전처리공정이 진행되는 과정에서 반응조의 내부로 불활성가스를 주입하여 폐전지가 열처리중에 폭발하는 것을 방지하도록 하였고, 반응조의 내부에서 외부로 유해가스 및 먼지(dust)등을 가수배출구를 통해 배출하고 이를 처리하여 대기중으로 배출하므로 보다 환경친화적으로 유가금속을 회수할 수 있게 되는 효과도 있다.That is, in the treatment apparatus of the present invention, the inert gas is injected into the reaction vessel during the pre-treatment process for the waste battery in the reaction tank to prevent the waste battery from exploding during the heat treatment, Dust and the like are discharged through a sluice discharge port, treated and discharged to the atmosphere, thereby making it possible to recover valuable metals in a more environmentally friendly manner.
또한, 본 발명에서는 작업대상물을 반응조로 투입하는 투입구 입구가 연직방향에 대해 소정의 경사지도록 형성되면서, 상기 입구 내부에 가스차단도어가 설치되어 반응조 내부에서 발생하는 유해가스 및 먼지가 반응조 외부로 배출되는 것을 차단하므로 작업대상물에 대한 연속적인 처리 및 친환경적인 작업공정이 가능하게 되는 효과도 있다.
In addition, in the present invention, a gas inlet door for introducing a workpiece into a reaction tank is formed so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction, and a gas shutoff door is provided inside the inlet to discharge noxious gases and dust, So that continuous processing and eco-friendly work processes can be performed on the workpiece.
도 1은 본 발명에 의한 연속열처리 방식 폐전지 처리장치의 바람직한 실시례의 구성을 보인 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 처리장치의 상면을 보인 평면도.
도 3은 본 발명의 유가금속의 회수방법의 일실시예에 따른 플로우차트.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a preferred embodiment of a continuous heat treatment type waste battery processing apparatus according to the present invention. FIG.
2 is a plan view showing the top surface of the processing apparatus shown in Fig.
3 is a flow chart according to one embodiment of a method for recovering valuable metals of the present invention.
이하 본 발명에 의한 연속열처리 방식 폐전지 처리장치 및 이를 이용한 리튬계 전지로부터 유가금속의 회수방법의 바람직한 실시례를 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method for recovering valuable metals from a lithium-based battery and a continuous heat treatment type waste battery processing apparatus according to the present invention will be described.
도 1 및 도 2에는 연속열처리를 위한 폐전지 처리장치의 구성이 도시되어 있다. 이에 따르면, 프레임(10)이 외관과 골격을 구성한다. 상기 프레임(10)은 스테인레스 스틸로 만들어져 처리장치 내외부의 하중을 견딜 수 있도록 하는 것으로, 특히 아래에서 설명될 방음재(14)를 안정적으로 보호하는 역할을 한다. 상기 프레임(10)이 반드시 스테인레스 스틸로 만들어져야 하는 것은 아니며, 일반적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 금속 재질로 만들어질 수 있다.1 and 2 show a configuration of a waste battery treating apparatus for continuous heat treatment. According to this, the
상기 프레임(10)의 내측 중앙에는 반응조(12)가 설치되는데, 상기 반응조(12)는 상기 프레임(10)의 상부로 입구가 구비된다. 상기 반응조(12)는 본 실시례에서는 원통형상으로 만들어져 있다. 하지만, 상기 반응조(12)의 형상은 다양하게 만들어질 수 있다. 상기 반응조(12)도 스테인레스 스틸로 만들어질 수 있는데, 내폭발성, 내열성 및 내식성이 뛰어날 것이 요구되므로, 예를 들면, SUS 3103S로 만들어진다. 이는 SUS 3103S가 Ni-Cr을 많이 함유하고 있어 고온산화에 저항력이 우수하며 고온강도가 좋기 때문이다.A
상기 반응조(12)에는 발열체(13)가 있다. 상기 발열체(13)는 상기 반응조(12) 자체의 내부 또는 상기 반응조(12)의 외면에 설치되어 열을 발생시킨다. 상기 발열체(13)는 반응조(12) 내부에서의 열처리에 필요한 열을 발생시킨다.The reaction vessel (12) has a heating body (13). The
상기 반응조(12)의 외면과 프레임(10)의 내면 사이에 형성된 공간에는 방음재(14)가 설치된다. 상기 방음재(14)는 상기 반응조(12) 내부에서 발생하는 소음을 최소화하기 위한 것이다. 상기 방음재(14)는 내화재의 역할도 할 수 있는 것을 사용하면 좋다. 도시된 실시례에서는 상기 방음재(14)가 상기 반응조(12)의 외측면과 상기 프레임(10)의 내측면 사이에만 위치하고 있으나, 상기 반응조(12)의 저면과 프레임(10)의 바닥 사이에도 둘 수 있다.A sound insulating
상기 반응조(12)의 상단에 있는 입구는 덮개(16)에 의해 닫혀진다. 상기 덮개(16)는 상기 반응조(12)의 내부를 외부와 차폐하여 반응조(12) 내부가 외부와 차단된 환경을 가지도록 한다. 이를 위해 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 반응조(12)와 덮개(16) 사이에는 시일을 두어 밀폐하게 된다. 상기 시일이 열에 의해 손상되지 않도록 하기 위해 상기 시일의 냉각을 수행하는 냉각수관(도시되지 않음)을 상기 반응조(12)와 덮개(16)에 설치할 수 있다.The inlet at the top of the reaction vessel (12) is closed by the lid (16). The
한편, 상기 덮개(16)에는 투입구(18)가 설치된다. 상기 투입구(18)는 상기 반응조(12)의 내부로 작업대상물인 폐전지를 투입하는 부분이다. 상기 투입구(18)는 상기 덮개(16)를 관통하여 설치되는 것이다. 상기 투입구(18)는 전체적으로 상기 덮개(16)를 관통하므로 상기 덮개(16)에 대해 직교하게 연직방향으로 연장된다. 하지만, 상기 투입구(18)의 상단 일부는 경사지게 연장된다. 상기 투입구(18)의 상단이 경사지게 연장되는 방향은 상기 반응조(12)를 평면으로 볼 때, 반응조(12)의 원심방향이다. 이와 같이 투입구(18)의 상단이 형성되는 것은, 상기 투입구(18)의 선단에 형성된 입구(20)를 통해 상기 프레임(10)의 외측에서 상기 투입구(18)로 폐전지를 투입하는 작업이 용이하게 하도록 하기 위함이다.On the other hand, the
상기 투입구(18)의 입구(20) 내측에는 가스차단도어(22)가 설치된다. 상기 가스차단도어(22)는 상기 반응조(12) 내부와 외부의 환경이 서로 영향을 미치는 것을 방지하고, 특히 상기 반응조(12) 내부에서의 열처리 작업중에 발생하는 가스와 더스트(dust)가 폐전지의 투입작업중에 외부로 배출되지 못하도록 하는 것이다. 상기 가스차단도어(22)는 상기 투입구(18)의 내면에 그 가장자리가 밀착될 수 있는 구조를 가지는 것이 좋고, 개폐시의 회전중심이 되는 회전축에 탄성부재가 설치되어 가스차단도어(22)를 밀어 개방한 후에 가스차단도어(22)를 밀던 힘을 제거하면 자동으로 닫히도록 구성된다. 이와 같이 하여, 폐전지를 투입하는 과정에서 반응조(12)의 내부와 외부의 환경이 서로 영향을 미치는 것을 방지한다. 상기 투입구(18)는 본 실시례에서는 상기 덮개(16)를 관통하여 설치되어 있으나, 상기 반응조(12)의 측면을 관통하여 설치될 수도 있다. A gas shutoff door (22) is installed inside the inlet (20) of the inlet (18). The
상기 덮개(16)에는 또한 가스배출구(24)가 다수 곳에 설치된다. 상기 가스배출구(24)는 열처리 과정에서 발생하는 유해가스와 더스트를 방출하는 것이다. 상기 가스배출구(24)는 집진기에 연결되어 있어, 집진기에서 상기 더스트를 걸러줄 수 있도록 한다. 상기 더스트는 일반적으로 전지분말로 구성되고, 주 성분은 유가금속분말이다. 상기 유해가스는 스트러버로 이동되어 스크러버 내에서 유동되고 있는 NaOH용액으로 중화되어 대기로 배출된다. 상기 가스배출구(24)가 반드시 상기 덮개(16)에 설치되어야 하는 것은 아니다. 예를 들면 상기 반응조(12)의 측면을 관통하여 설치될 수도 있다. 하지만, 상기 덮개(16)를 관통하여 설치되는 것이 반응조(12)의 상부에 있는 유해가스와 더스트를 외부로 보다 잘 배출할 수 있다.The
상기 덮개(16)에는 가스주입구(26)가 설치된다. 상기 가스주입구(26)는 도시된 실시례에서는 2개가 설치되어 있다. 상기 가스주입구(26)는 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 반응조(12) 내부로 연장된 길이가 다르게 형성된다. 이는 상기 가스주입구(26)를 통해 주입되는 불활성가스, 예를 들면 아르곤(Ar)이 반응조(12)의 내부에 보다 균일하게 분포할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 가스주입구(26)를 통해 주입되는 불활성가스는 상기 반응조(12) 내부에서 폐전지의 폭발을 최소화하는 역할을 한다. The
상기 덮개(16)에는 열전대(28)가 설치된다. 상기 열전대(28)는 상기 반응조(12) 내부의 온도를 측정하기 위한 것이다. 상기 열전대(28)는 상기 덮개(16)의 중앙을 관통하여 상기 반응조(12)의 내부로 연장되게 설치된다.The
상기 프레임(10)에는 호이스트(30)가 설치된다. 상기 호이스트(30)는 상기 덮개(16)를 승강시켜 상기 반응조(12)의 내부를 개폐하기 위한 것이다. 상기 호이스트(30)의 골격을 호이스트본체(32)가 형성한다. 상기 호이스트본체(32)는 상기 프레임(10)의 일측에 일체로 설치되는 것이 좋다.A hoist 30 is installed in the
상기 호이스트본체(32)의 일부는 상기 덮개(16)의 상부에 위치하도록 하는 것이 좋다. 상기 호이스트본체(32)에는 견인고리(34)가 설치된다. 상기 견인고리(34)는 상기 덮개(16)를 향해 하강되고 상승될 수 있도록 된다. 상기 견인고리(34)의 승강을 위해 상기 호이스트본체(32)에는 호이스트모터(36)가 설치된다. 상기 호이스트모터(36)의 구동력을 이용하여 상기 견인고리(34)가 승강하면서 상기 덮개(16)를 승강시킬 수 있다. 이를 위해 상기 견인고리(34)는 견인줄이나 견인체인에 설치되고(도시되지 않음), 상기 견인줄이나 견인체인은 상기 호이스트모터(36)의 구동력에 의해 풀려나가고 감아지면서 상기 견인고리(34)를 승강시키게 된다. 참고로 상기 견인고리(34)를 상기 덮개(16)에 걸기 위해서 상기 덮개(16)에 걸이(도시되지 않음)가 구비된다.
It is preferable that a part of the hoist
이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 연속열처리 방식 폐전지 처리장치를 사용하여 폐전지에서 유가금속을 뽑아내기 위한 전처리 공정을 수행하고, 다음의 공정을 수행하여 유가금속을 폐전지에서 분리하는 방법을 설명한다.A method for separating valuable metals from waste batteries by performing a pretreatment process for extracting valuable metals from a waste battery using the apparatus for treating waste batteries of the continuous heat treatment type according to the present invention as described above, Explain.
상기 반응조(12)는 상기 덮개(16)가 덮어짐에 의해 내부공간이 외부와 차폐되어 폐전지에 대한 전처리를 할 수 있는 상태가 된다. 상기 반응조(12)에서 폐전지의 열처리가 가능하도록 하기 위해서는, 상기 발열체(13)가 발열하여 반응조(12)의 온도를 470 ~ 550℃ 정도로 만든 후(S10)에, 상기 투입구(18)를 통해 분당 10개 정도의 폐전지를 투입하면서 열처리를 하게 된다. 상기 반응조(12)에서 처리가능한 폐전지의 전체 양은 상기 반응조(12)의 크기에 따라 다르나, 전지 공급속도는 1분에 5 ~ 15개의 속도로 반응조에 폐전지를 넣는 것이 바람직하다.The
상기 투입구(18)는 상기 가스차단도어(22)에 의해 차폐되어 있어 반응조(12) 내부와 외부의 환경이 서로 영향을 주는 것을 방지하는데, 폐전지를 열처리를 위해 투입할 때에는 상기 가스차단도어(22)를 잠시 개방하여 폐전지를 투입하게 된다(S20). 상기 폐전지를 투입하고 나면 탄성부재의 탄성력에 의해 상기 가스차단도어(22)가 다시 닫혀서 상기 반응조(12) 내부에서 유해가스나 더스트가 외부로 배출되는 것을 방지한다(S30).The
상기 폐전지를 상기 투입구(18)를 통해 반응조(12)의 내부로 투입하는 과정에서 상기 입구(20)가 경사지게 반응조(12)의 원심방향으로 향해 있어 작업자가 보다 쉽게 상기 투입구(18)를 통해 폐전지를 반응조(12)의 내부로 투입할 수 있다.The
상기와 같이 작업이 이루어지는 과정(S40)에서는 상기 가스주입구(26)를 통해 불활성가스를 상기 반응조(12)의 내부로 주입하여, 내부에서 폭발이 발생하는 것을 방지하고, 상기 냉각수주입구를 통해 냉각수를 주입하여 시일이 열화되는 것을 방지한다.In operation S40, the inert gas is injected into the
상기 가스배출구(24)를 통해서는 열처리 중에 발생하는 유해가스와 더스트가 방출된다(S50). 상기 방출되는 유해가스와 더스트는 집진기를 거치고 다시 스크러버를 거치게 된다. 이와 같은 과정에서 상기 더스트에 있는 유가금속분말들이 걸러지고(S51), 유해가스는 스크러버에서 NaOH용액으로 중화되어 대기로 배출된다(S52).Noxious gas and dust generated during the heat treatment are discharged through the gas outlet 24 (S50). The discharged noxious gas and dust are passed through a dust collector and then passed through a scrubber. In this process, the valuable metal particles in the dust are filtered (S51), and the noxious gas is neutralized by the NaOH solution in the scrubber and discharged to the atmosphere (S52).
한편, 정해진 용량의 폐전지를 상기 반응조(12) 내부로 투입하여 전처리 과정이 모두 끝나게 되면, 상기 반응조(12) 내부에 남아 있는 열처리된 폐전지를 수거하게 된다(S60). 이를 위해서 상기 호이스트(30)가 사용된다. 상기 호이스트(30)의 호이스트모터(36)가 구동되어 상기 견인고리(34)가 상기 덮개(18)의 걸이에 걸어지게 한다. 이 상태에서 상기 견인고리(34)를 상승시키면 상기 덮개(18)가 개방되면서 상기 반응조(12)의 내부에 작업자가 접근할 수 있다. 이때, 상기 반응조(12)의 온도는 분당 10℃ 정도의 비율을 작업자가 충분히 작업할 수 있는 온도로 만들어야 한다. Meanwhile, when the predetermined amount of the spent battery is charged into the
이와 같이 연속열처리를 거친 폐전지는 상기 반응조(12)에서 수거되어 파쇄기로 전달되고, 파쇄기에서 파/분쇄를 실시한 후(S70), 자력 선별 및 체거름(sieving)기로 전지구성품 및 전지내 유가금속분말을 분리 및 회수하게 된다(S80).
The waste battery subjected to the continuous heat treatment in this manner is collected in the
이와 같은 공정 사이클에서 상기 폐전지를 수거하는 단계(S60)가 종료된 반응조에 새로운 폐전지 시료를 투입하는 단계(S20)부터 다시 시작함으로써 공정을 연속적으로 실시하도록 할 수 있다.
In this process cycle, the process may be continuously performed by starting the step S20 of charging a new waste battery sample into the reaction tank in which the step S60 of collecting the spent battery is finished.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as falling within the scope of the present invention.
10: 프레임 12: 반응조
13: 발열체 14: 방음재
16: 덮개 18: 투입구
20: 입구 22: 가스차단도어
24: 가스배출구 26: 가스주입구
28: 열전대 30: 호이스트
32: 호이스트본체 34: 견인고리
36: 호이스트모터10: Frame 12: Reactor
13: Heating element 14: Soundproofing material
16: cover 18:
20: inlet 22: gas barrier door
24: gas outlet 26: gas inlet
28: Thermocouple 30: Hoist
32: hoist body 34: pulling collar
36: Hoist motor
Claims (12)
상기 프레임의 내부에 위치되고 내부에 작업대상물인 폐전지가 위치되는 내부공간이 형성된 반응조와,
상기 프레임과 상기 반응조의 사이에 위치되어 내화 및 방음작용을 하는 방음재와,
상기 반응조의 상단에 형성된 입구에 설치되어 상기 반응조의 내부공간을 외부와 차폐하는 덮개와,
상기 내부공간과 외부를 선택적으로 연통시키도록 내부에 개방을 위한 힘이 제거되면 자동적으로 닫히는 가스차단도어가 위치되고 상기 반응조의 내부공간으로 작업대상물을 투입하는 경로가 되는 투입구와,
상기 내부공간에서 끝부분이 서로 다른 높이에 있도록 구성되어 상기 내부공간으로 불활성가스를 주입하는 다수개의 가스주입구를 포함하고,
상기 투입구의 상단은 상기 반응조의 방향으로 경사지게 연장되고 상기 투입구의 상단에 입구가 형성되는 연속열처리 방식 폐전지 처리장치.
Frame,
A reaction vessel disposed inside the frame and having an internal space in which a waste battery serving as a work subject is located;
A soundproofing material disposed between the frame and the reaction vessel and performing refractory and soundproofing action;
A cover provided at an inlet formed at an upper end of the reaction tank for shielding an inner space of the reaction tank from the outside,
A gas shut-off door for automatically closing the inner space when the force for opening the inner space is selectively removed so as to selectively communicate with the outside, and an inlet for introducing the work object into the inner space of the reaction vessel,
And a plurality of gas injection holes for injecting an inert gas into the inner space so that the ends of the gas injection holes are at different heights in the inner space,
Wherein the upper end of the charging port extends obliquely in the direction of the reaction tank and an inlet is formed at an upper end of the charging port.
The apparatus according to claim 1, wherein the charging port is installed through the cover.
The continuous thermal processing type waste battery processing apparatus according to claim 1, wherein a gas discharge port for discharging noxious gas and dust generated in the inner space is installed through the cover.
The waste heat treatment system according to any one of claims 1 to 5, wherein a hoist for lifting and lowering the lid is placed above the lid.
7. The hoist according to claim 6, wherein the hoist includes a hoist body installed in the frame and extending vertically upward, a pulling ring connected to the hoist body by a pulling or pulling chain, and a power for pulling and pulling the pulling or pulling chain A continuous heat treatment type waste battery processing apparatus including a hoist motor.
(a) 상기 반응조 내부의 온도를 가열하는 단계
(b) 상기 투입구의 가스차단도어를 개방하여 폐전지를 소정의 시간간격을 두고 상기 반응조 용량의 일부에 해당되는 양을 연속적으로 투입하여 열처리하는 단계;
(c) 상기 폐전지 투입단계 후에, 반응조 내부의 유해가스나 더스트가 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해 상기 가스차단도어를 폐쇄되는 단계;
(d) 상기 덮개의 가스배출구를 통하여 열처리 중 발생하는 유해가스 및 더스트를 방출하는 단계;
(e) 상기 (d)단계의 방출된 더스트에 포함되어 있는 유가금속분말을 집진기를 거쳐 분리하는 단계;
(f) 상기 (d)단계의 방출된 유해가스를 스크러버에서 NaOH 용액으로 중화하여 대기로 배출하는 단계;
(g) 상기 (c)단계의 열처리된 폐전지를 상기 반응조로부터 수거하는 단계;
(h) 상기 수거된 폐전지를 파쇄 또는 분쇄하는 단계;
(i) 상기 파쇄 또는 분쇄된 폐전지의 자력 선별 및 체거름으로 유가금속분말을 분리 및 회수하는 단계를 포함하고,
상기 (b)단계와 동시 또는 (b)단계 후에, (b') 상기 반응조 내부의 폭발을 방지하기 위하여 반응조 내부에 서로 다른 높이에 끝부분이 있는 가스주입구를 통해 불활성가스를 상기 반응조 내부로 주입하는 연속열처리 방식 폐전지 처리장치를 이용한 리튬계 전지로부터 유가금속의 회수방법.
A method for recovering valuable metals by a continuous heat treatment process from a lithium-based battery using a continuous soft-process type waste battery treatment including a frame, a reaction tank, a cover, and an inlet,
(a) heating the temperature inside the reaction vessel
(b) opening the gas shut-off door of the charging port and continuously charging the waste battery at a predetermined time interval corresponding to a part of the capacity of the reactor to perform heat treatment;
(c) closing the gas shutoff door to prevent the harmful gas or dust in the reaction vessel from being discharged to the outside after the waste battery charging step;
(d) discharging noxious gas and dust generated during the heat treatment through the gas outlet of the cover;
(e) separating the valuable metal powder contained in the discharged dust from the step (d) through a dust collector;
(f) neutralizing the discharged noxious gas in step (d) with NaOH solution in a scrubber and discharging it to the atmosphere;
(g) collecting the heat-treated spent battery of step (c) from the reactor;
(h) crushing or pulverizing the recovered spent battery;
(i) separating and recovering the valuable metal powder by sorting and sieving the magnetic force of the pulverized or pulverized waste battery,
In order to prevent the explosion inside the reaction vessel, inert gas is injected into the reaction vessel through a gas injection port having ends at different heights in the reaction vessel after the step (b) or after the step (b) A method for recovering valuable metals from lithium-based batteries using a continuous heat treatment type waste battery processing apparatus.
상기 (b')단계와 동시 또는 (b')단계 후에,
(b") 반응조와 덮개 사이를 밀봉하는 시일을 냉각하기 위하여 냉각수주입구를 통해 냉각수를 주입하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속열처리 방식 폐전지 처리장치를 이용한 리튬계 전지로부터 유가금속의 회수방법.
9. The method of claim 8,
After the step (b ') or after the step (b'),
(b ") to cool the seal sealing the reaction vessel and the lid Injecting cooling water through the cooling water inlet
And recovering the valuable metal from the lithium-based battery using the continuous-heat-treated-type waste battery processing apparatus.
상기 (a)단계의 반응조 온도는 470 ~ 550℃의 범위로 가열하는 것을 특징으로 하는 연속열처리 방식 폐전지 처리장치를 이용한 리튬계 전지로부터 유가금속의 회수방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the temperature of the reactor in step (a) is in the range of 470 to 550 ° C. The method for recovering valuable metals from a lithium-based battery using the continuous-heat-treatment type waste battery processing apparatus.
상기 (b)단계의 폐전지는 1분당 5 ~ 15개의 속도로 투입하는 것을 특징으로 하는 연속열처리 방식 폐전지 처리장치를 이용한 리튬계 전지로부터 유가금속의 회수방법.11. The method of claim 10,
Wherein the waste battery in step (b) is charged at a rate of 5 to 15 per minute. The method for recovering valuable metals from a lithium-based battery using the continuous thermal processing type waste battery processing apparatus.
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