NL9300725A

NL9300725A - Method and device for processing batteries.

Info

Publication number: NL9300725A
Application number: NL9300725A
Authority: NL
Original assignee: Leto Recycling Bv
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-16
Also published as: WO1994025167A1

Description

Werkwijze en inrichting voor het verwerken van batterijen.Method and device for processing batteries.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor hetverwerken van batterijen, in het bijzonder nikkel/cadmium batterijen,welke batterijen van een kunststofomhulling voorzien kunnen zijn,omvattende het toevoeren van de batterijen, het onderwerpen aan eenkunststof verwijderende stap, het vermalen van de batterijen en hetbehandelen van het verkregen gemalen produkt.The present invention relates to a method for processing batteries, in particular nickel / cadmium batteries, which batteries may be plastic-coated, comprising feeding the batteries, subjecting a plastic removal step, grinding the batteries and treating the ground product obtained.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit "Status of the World's FirstCommercial Battery Process for Unsorted Household Batteries", aangebodenop "The Third International Seminar On Battery Waste Management" op 6november 1991 in het "Ocean Resort Hotel and Conference Center" inDeerfield Beach, Florida, USA.Such a method is known from "Status of the World's FirstCommercial Battery Process for Unsorted Household Batteries" offered at "The Third International Seminar On Battery Waste Management" on November 6, 1991 at the "Ocean Resort Hotel and Conference Center" in Deerfield Beach, Florida, USA .

Daarin wordt het probleem van het verwijderen van dekunststofomhulling van batterijen aangeduid alvorens deze aan een nattechemische behandeling worden onderworpen. Dit geldt met name voor zeermilieuonvriendelijke batterijen, zoals nikkel/cadmium batterijen. In debetreffende publicatie wordt voorgesteld de batterijen eerst te verwarmenwaardoor de kunststof voor een deel verdampt en verbrandt en een asachtigresidu achterblijft. Echter is het noodzakelijk de batterijen totminimaal 600°C te verwarmen hetgeen aanzienlijk energetische inspanningmet zich meebrengt en explosies kan veroorzaken. Bovendien is het nietmogelijk de asachtige residuen te verwijderen, zodat deze meegenomenworden met de batterijen en de opvolgende chemische baden zullenvervuilen. Bovendien is het wenselijk de batterijen op een zo laagmogelijke temperatuur te vermalen waardoor koeling van de batterijnoodzakelijk is hetgeen verdere energie vergt. Bovendien kunnen dematerialen die ontstaan uit het kunststof bij verbranding en verdampingniet opnieuw worden gebruikt en kunnen schadelijk voor het milieu zijn.It identifies the problem of removing the plastic casing from batteries before subjecting them to a wet chemical treatment. This is especially true for environmentally unfriendly batteries, such as nickel / cadmium batteries. In the relevant publication it is proposed to first heat the batteries, whereby the plastic partly evaporates and burns, leaving an ash-like residue. However, it is necessary to heat the batteries to a minimum of 600 ° C, which involves considerable energetic effort and can cause explosions. In addition, it is not possible to remove the ash-like residues, so that they are carried along with the batteries and will contaminate the subsequent chemical baths. In addition, it is desirable to grind the batteries at the lowest possible temperature, so that cooling of the battery is necessary, which requires further energy. In addition, the materials generated from the plastic during combustion and evaporation cannot be reused and can be harmful to the environment.

Het doel van de onderhavige aanvrage is deze nadelen te vermijden.The aim of the present application is to avoid these drawbacks.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven werkwijze verwezenlijktdoordat de stap van het verwijderen van de kunststof omvat het koelen vande batterijen en het onderwerpen aan een slagbehandeling.This object is accomplished in a method described above in that the step of removing the plastic comprises cooling the batteries and subjecting them to impact treatment.

Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag de omhullingen nietlanger te verbranden maar te scheiden en op te vangen en deze eventueelvoor verder gebruik af te voeren. De scheiding van de batterijen en dekunststofomhullingen vindt plaats doordat de kunststofomhullingen losworden gemaakt door het onderwerpen aan een koelstap en het vervolgensslaan of doen vallen van de batterijen met omhullingen tegen eenvoorwerp, zoals een stationaire wand. Op deze wijze worden enerzijds dekunststofomhullingen gebroken maar wordt anderzijds voorkomen dat debatterijen, en meer in het bijzonder de metalen omhulsels, daarvan openbreken zodat in de batterijen aanwezig poeder vrijkomt. Dit laatsteis ongewenst omdat het bijzonder moeilijk is dergelijk poeder te scheidenvan het vrijkomende kunststofmateriaal.The invention is based on the insight that it is no longer to burn the casings, but to separate and collect them and, if necessary, dispose of them for further use. The separation of the batteries and the plastic shrouds occurs by loosening the plastic shrouds by subjecting to a cooling step and then hitting or dropping the batteries with shrouds against an object, such as a stationary wall. In this way, on the one hand, the plastic shells are broken but, on the other hand, the batteries, and more particularly the metal shells, thereof are prevented from breaking open so that powder present in the batteries is released. The latter is undesirable because it is particularly difficult to separate such powder from the released plastic material.

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding wordthet koelen tot tenminste -100eC uitgevoerd. Zowel de temperatuur als deduur van de koeling zijn afhankelijk van het soort batterij, de omhullingalsmede de kunststof toegepast voor de omhulling. Gebleken is dat malenen dergelijke behandelingen niet geschikt zijn voor het verwijderen vanhet kunststofomhulling omdat daarbij breuk van de batterij met allehierboven beschreven gevolgen plaatsvindt. Daarom wordt volgens deuitvinding voorgesteld dat de slagbehandeling omvat het versnellen van debatterij, gevolgd door het treffen tegen een stationair deel. Ditversnellen kan eventueel in twee richtingen worden uitgevoerd. D.w.z. datin eerste instantie versnellen bijvoorbeeld in verticale richtingplaatsvindt waarna versnelling in horizontale richting plaatsvindtdoordat de batterij bijvoorbeeld een roterend voorwerp treft. Vervolgenswordt de batterij vertraagd tegen een stationaire wand en kan daarna weernaar beneden vallen. Op deze wijze wordt de batterij alzijdig aan eenslagbehandeling onderworpen, zodat gewaarborgd is dat kunststofomhullingop zoveel plaatsen breekt dat de batterij eenvoudig uit de omhullingvalt.According to an advantageous embodiment of the invention, the cooling to at least -100 ° C is carried out. Both the temperature and the duration of the cooling depend on the type of battery, the casing as well as the plastic used for the casing. It has been found that grinding and such treatments are not suitable for removing the plastic casing because breakage of the battery takes place with all the consequences described above. Therefore, according to the invention, it is proposed that the impact treatment comprises accelerating the battery followed by hitting a stationary part. This accelerating can optionally be carried out in two directions. I.e. in the first instance acceleration takes place in vertical direction, after which acceleration takes place in horizontal direction, for example because the battery strikes a rotating object. The battery is then decelerated against a stationary wall and then dropped back down. In this way the battery is subjected to one-sided treatment on all sides, so that it is ensured that plastic casing breaks in so many places that the battery simply falls out of the casing.

Nadat de batterij uit de kunststofomhulling losgemaakt is, wordt hetmengsel van delen kunststofomhulling en batterijen onderworpen aan eenscheidingsbehandeling van kunststof en batterijen. Indien de batterijeni ferromagnetische delen omvatten, kan een dergelijke scheiding opbijzonder eenvoudige wijze met magneetmiddelen worden uitgevoerd.After the battery is released from the plastic shell, the mixture of plastic shell parts and batteries is subjected to a separation treatment of plastic and batteries. If the batteries comprise ferromagnetic parts, such a separation can be carried out in a particularly simple manner with magnetic means.

Om het vermalen van de batterijen, die thans zijn afgescheiden, teoptimaliseren wordt volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoeringeen verdere koelstap toegepast. Omdat de batterijen na de eerste koelstapI een verhoudingsgewijs lage temperatuur hebben, kost het verhoudingsgewijsweinig energie om de batterijen nogmaals te koelen zodat deze brosserworden en de metalen omhulling eenvoudig zal breken.According to a further advantageous embodiment, a further cooling step is used to optimize the grinding of the batteries which have now been separated. Since the batteries have a relatively low temperature after the first cooling step, the relatively little energy consumes to cool the batteries again so that they become brittle and the metal casing will simply break.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor hetverwijderen van de kunststofomhulling van een batterij omvattendei koelmiddelen, waaraan de batterijen toegevoerd worden, gevolgd doorslagmiddelen en scheidingsmiddelen.The invention also relates to a device for removing the plastic casing from a battery comprising cooling means to which the batteries are supplied, followed by breakdown means and separating means.

Zoals hierboven aangegeven omvatten de koelmiddelen een badvloeibare stikstof, maar het is goed denkbaar elk ander koelmedium tegebruiken afhankelijk van de diverse parameters van het proces. De slagmiddelen omvatten bij voorkeur een draaiende rotor voorzien vanschoepen, waarbij de batterijen in het hart van de draaiende rotor doorvallen worden toegevoerd. Bij het treffen van de draaiende rotorondergaan de batterijen met de omhullingen een eerste slag terwijl bijhet in radiale richting versnellen deze een om de draaiende inrichtingaangebrachte wand zullen treffen en een tweede slag op andere plaats vande omhulling zullen ondergaan. Daardoor wordt gewaarborgd dat dekunststofomhulling op verschillende plaatsen breekt waardoor het loskomenvan de batterijen op bijzonder eenvoudige wijze verwezenlijkt kan worden.As indicated above, the coolants comprise a bath liquid nitrogen, but it is conceivable to use any other coolant depending on the various parameters of the process. The impact means preferably comprise a rotating rotor provided with vanes, the batteries being fed through the center of the rotating rotor. When the rotating rotor is hit, the batteries with the casings undergo a first stroke, while accelerating in the radial direction they will strike a wall arranged around the rotating device and undergo a second stroke elsewhere on the casing. This ensures that the plastic casing breaks at various places, so that the detachment of the batteries can be realized in a particularly simple manner.

De scheidingsmiddelen omvatten bij voorkeur transporteurmiddelenvoorzien van magneetmiddelen.The separating means preferably comprise conveyor means provided with magnetic means.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van een in de tekeningafgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen:The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. Show:

Fig. 1 gedeeltelijk in doorsnede een voorbeeld van een met dewerkwijze en inrichting volgens de uitvinding te behandelen batterij;Fig. 1 is a partial cross-section of an example of a battery to be treated with the method and device according to the invention;

Fig. 2 schematisch afgebeeld de inrichting volgens de uitvinding; en fig. 3 meer gedetailleerd de in fig. 2 af geheelde slaginrichting.Fig. 2 schematically depicted the device according to the invention; and FIG. 3 shows in more detail the striking device dismantled in FIG.

In fig. 1 is met 1 een batterij aangegeven. Deze bestaat uit eenaantal in serie gestapelde nikkel/cadmium cellen aangegeven met 2. Dezeworden door een kunststofomhulling bijeengehouden.In Fig. 1, 1 indicates a battery. This consists of a number of serially stacked nickel / cadmium cells indicated by 2. These are held together by a plastic envelope.

Voor het afvoeren van dergelijke batterijen met name indien dezelangs natte chemische weg afgewerkt worden, is het van belang dekunststofomhulling 3 van de stapel cellen 2 te verwijderen. Immers bijeen dergelijke chemische behandeling zal het kunststofmateriaal afvalzijn dat de verschillende baden verontreinigt en de plaatsvindendeprocessen verstoort.It is important to remove the plastic casing 3 from the stack of cells 2, in particular if these batteries are disposed of along a wet chemical route. After all, with such chemical treatment, the plastic material will be waste that contaminates the various baths and disrupts the processes taking place.

In fig. 2 is de inrichting volgens de uitvinding voor het scheidenvan een dergelijke kunststofomhulling van de cellen 2 getoond. Deze is inzijn geheel met 4 aangegeven. Zoals schematisch getoond, worden daaraanvoorafgaand de als chemisch afval verpakte batterijen toegevoerd engesorteerd in batterijen die problemen geven, d.w.z. batterijen die aaneen nadere chemische behandeling onderworpen moeten worden en waarvan dekunststofmantel gescheiden moeten worden. Dergelijke batterijen en/ofcellen die aan een verdere behandeling onderworpen moeten worden, wordenop een opvoerband 5 aangebracht en langs scheidingszeef 6 bewogen.Scheidingszeef 6 is zodanig uitgevoerd dat cellen, die niet van eenomhulling zijn voorzien daardoorheen vallen en afgevoerd kunnen wordenvia de afvoerhanden 7 en 8. De grotere met kunststof omhuldebatterijpakketten kunnen niet door de zeef vallen en worden met behulp * van opvoerband 9 in koelbad 10 gebracht. Dit koelbad 10 is gevuld metvloeibare stikstof en voorzien van een afscherming 11 om de verdampendestikstof zoveel mogelijk terug te winnen en verdamping zoveel mogelijk tebeperken. In deze afscherming is een opvoerband 27 aanwezig. Doori regeling van de bewegingssnelheid van deze opvoerband en de lengte vanhet vloeistofband 10 kan de verblijftijd van de batterijen in het bad enzo de koeling bepaald worden. Vanaf de band 27 komen de batterijen inval toren 12. Deze bestaat uit een inlaat of vernauwing 13 waarbij debatterijen een eerste slag ondergaan. Vervolgens treffen de batterijen de) rotor 26 van slaginrichting 14. Door de rotor 26 worden de batterijennaar buiten geslingerd en treffen de wand 15 van de slagtoren en vallenvervolgens naar beneden op afvoerband 16. D.w.z. de batterijen wordenachtereenvolgens aan een aantal slagbehandelingen onderworpen. Geblekenis dat door deze slagbehandelingen enerzijds de batterijen zelf nieti openbarsten, maar anderzijds de kunststofomhulling die bros geworden isdoor het onderwerpen aan een lage temperatuur openbreekt en zichafscheidt van de batterijen. De batterijen worden tesamen met delosgeraakte kunststof met behulp van band 16 naar sorteerband 28verplaatst waarboven een magneetband 17 beweegt. Deze magneetband 17) trekt de batterijen aan, maar heeft geen invloed op de kunststof die aanhet eind van sorteerband 28 in kunststofopvang 18 valt. Aan magneetband17 hechtende delen worden daarvan gescheiden en vallen op band 19 omvervolgens te worden afgevoerd naar band 8. Deze band 8 mondt uit in eenverder stikstofbad 21 waarin eveneens vloeibare stikstof aanwezig is. Ditj bad wordt omhuld door een afscherming 22. Gas afkomstig van stikstof dieverdampt in vloeistofbad 10 wordt via leiding 20 naar het inwendige vanafscherming 22 getransporteerd. In het vloeistofbad bevindt zich eenopvoerband 23. De van kunststof ontdane batterijen en de batterijen diein het geheel niet van kunststof voorzien waren worden door dit bad) geleid om deze verder door afkoelen te verbrossen, zodat de met behulpvan hamer 24 plaatsvindende maalbewerking effectiever kan wordenuitgevoerd. Vervolgens wordt het mengsel van omhulsel en inhoud van debatterijen door afvoer 25 toegevoerd aan een natte chemischebehandelingswerkwijze die niet verder is afgebeeld en waarvoor verwezen5 wordt naar de Nederlandse octrooiaanvrage 9001825 of de hiervoor genoemdepublicatie "Status of the World’s First Commercial Battery Process forUnsorted Household Batteries", d.d. 6.11.1991·Fig. 2 shows the device according to the invention for separating such a plastic envelope from cells 2. This is indicated entirely by 4. As shown schematically, the batteries packaged as chemical waste are previously fed and sorted into batteries which present problems, i.e. batteries which require further chemical treatment and from which the plastic jacket must be separated. Such batteries and / or cells, which are to be subjected to further treatment, are placed on a supply belt 5 and moved along separating screen 6. Separating screen 6 is designed in such a way that cells, which are not encapsulated, fall through them and can be discharged via the discharge hands 7 and 8 The larger plastic-coated battery packs cannot fall through the sieve and are placed in cooling bath 10 by means of elevator 9. This cooling bath 10 is filled with liquid nitrogen and provided with a screen 11 to recover the evaporating nitrogen as much as possible and to limit evaporation as much as possible. A conveyor belt 27 is present in this shield. By controlling the speed of movement of this elevator belt and the length of the liquid belt 10, the residence time of the batteries in the bath and the cooling can be determined. From the belt 27, the batteries come in from substitute 12. This consists of an inlet or constriction 13, the batteries undergoing a first stroke. Then, the batteries strike the rotor 26 of impact device 14. The rotor 26 hurls the battery outward and hits the wall 15 of the impact tower and then falls down onto discharge belt 16. That is, the batteries are successively subjected to a number of strokes. It is understood that, on the one hand, these batteries do not burst the batteries themselves, but on the other hand, the plastic casing that has become brittle breaks open by subjecting it to a low temperature and separates from the batteries. The batteries are moved, together with the plastic that has become loose, with the aid of belt 16 to sorting belt 28 above which a magnetic belt 17 moves. This magnetic belt 17) attracts the batteries, but does not affect the plastic that falls into plastic receptacle 18 at the end of sorting belt 28. Parts adhering to magnetic tape 17 are separated therefrom and fall onto tape 19 for subsequent discharge to tape 8. This tape 8 opens into a further nitrogen bath 21 in which liquid nitrogen is also present. This bath is enclosed by a shield 22. Gas from nitrogen evaporated in liquid bath 10 is transported via line 20 to the internal shield 22. In the liquid bath there is a feed belt 23. The plastic-stripped batteries and the batteries which were not plastic at all are passed through this bath in order to further embrittle it by cooling, so that the grinding operation carried out with the aid of hammer 24 can be carried out more effectively. Subsequently, the mixture of casing and battery contents is discharged through drain 25 to a wet chemical treatment process not shown further and for which reference is made to Dutch patent application 9001825 or the aforementioned publication "Status of the World's First Commercial Battery Process for Unsorted Household Batteries", dated 6.11.1991

In fig. 3 is de slaginrichting volgens de uitvinding naderafgebeeld. Deze bestaat uit een motor 29 waarop een rotor 26 is aangebracht voorzien van schoepen 30. De in het hart van de draaienderotor vallende batterijen zullen naar buiten worden geslingerd waarbij deschoepen 30 een extra stuurbeweging opwekken en de batterijen tegen dewand 15 van de valtoren geslingerd worden.Fig. 3 shows the striking device according to the invention in more detail. This consists of a motor 29 on which a rotor 26 is provided, with blades 30. The batteries falling at the heart of the rotary rotor will be flung outwards, the blades 30 generating an extra steering movement and the batteries being flung against the wall 15 of the drop tower.

De hierboven beschreven werkwijze is in het bijzonder geschikt voornikkelcadmiumbatterijen, maar begrepen zal worden dat elk soort batterijvoorzien van een kunststof of rubberachtige omhulling of ander materiaaldat bij lage temperatuur verbrost, toegepast kan worden. Indien debatterij geen ferromagnetisch materiaal omvat, zal de scheiding vankunststof en het overige van de batterij met andere scheidingsmiddelendan de hier getoonde magneetband 17 plaatsvinden. Scheiding op basis vangewicht is bijvoorbeeld mogelijk. In het hier getoondeuitvoeringsvoorbeeld is vloeibare stikstof als koelmedium gebruikt. Teneerste is het mogelijk op andere wijze koeling te verwezenlijken terwijlbovendien een ander koelmedium kan worden gebruikt. Bij proefnemingen isgebleken dat de draaisnelheid van de rotor van belang is voor deeffectieve scheiding van batterij en kunststofomhulling. Indien een tehoge snelheid zal worden toegepast, bestaat er gevaar van verbrijzelingvan de batterijen terwijl bij te lage snelheid onvoldoende breuk van hetkunststofmateriaal plaatsvindt. Bij gebruikelijke nikkel-cadmium-cellendie met een kunststofomhulling verenigd zijn, is met de slaginrichtingdie hierboven beschreven is gebleken dat een toerental van 58Οomwentelingen per minuut onvoldoende was om breuk van de omhulling teverwezenlijken. Bij een toerental van 725 per minuut trad een verdereverbetering op. Optimale resultaten werden bereikt bij 870 toeren perminuut. Enerzijds vond daarbij volledig loskomen van de batterij van dekunststofomhulling plaats en anderzijds werden de batterijen nietopengebroken, zodat geen stof en dergelijke ontstond wat moeilijk met dehierboven beschreven scheidingsinrichting af te voeren is.The method described above is particularly suitable for nickel cadmium batteries, but it will be appreciated that any type of battery provided with a plastic or rubber-like shell or other low-temperature-fired material may be used. If the battery does not contain a ferromagnetic material, the separation of plastic and the rest of the battery with other separating agents than the magnetic tape 17 shown here will take place. Separation by weight is possible, for example. In the exemplary embodiment shown here, liquid nitrogen is used as the cooling medium. First, it is possible to achieve cooling in a different manner, while in addition a different cooling medium can be used. Experiments have shown that the rotational speed of the rotor is important for the effective separation of battery and plastic casing. If too high a speed is used, there is a risk of crushing the batteries, while at too low a speed there is insufficient breakage of the plastic material. In conventional nickel-cadmium cells which have been combined with a plastic casing, the impact device described above has shown that a speed of 58 revolutions per minute was insufficient to achieve breakage of the casing. A further improvement occurred at a speed of 725 per minute. Optimal results were achieved at 870 rpm. On the one hand, the battery of the plastic casing completely came loose, and on the other hand, the batteries were not broken open, so that no dust and the like arose, which is difficult to discharge with the separating device described above.

Claims

Method for processing batteries, in particular nickel / cadmium batteries, which batteries may be plastic-coated, comprising feeding the batteries, subjecting a plastic removing step, grinding the batteries and treating the ground product obtained , characterized in that the step of removing the plastic comprises cooling the batteries and subjecting it to an impact treatment.

The method of claim 1, wherein cooling to at least -100 ° C is performed.

The method of any of the preceding claims, wherein the impact treatment comprises accelerating the batteries followed by striking against a stationary part.

The method of any preceding claim, wherein the impact treatment comprises accelerating in one direction, striking by the batteries against a portion stationary in that direction and moving in one direction substantially perpendicular thereto, causing the battery to accelerate substantially perpendicular to the acceleration the first direction and striking the battery against a stationary surface.

A method according to any one of the preceding claims, wherein after the percussion device separation of plastic and battery parts takes place.

Method according to any of the preceding claims, wherein the batteries are provided with ferromagnetic parts and the separation with magnetic means is carried out.

A method according to any one of the preceding claims, wherein after removing the plastic and before grinding the batteries, they are subjected to a further cooling step.

8. Device (4) for removing plastic (3) from a battery (1) comprising cooling means (10) to which the batteries are supplied, impact means (14) and separating means (17).

The device according to claim 8, wherein the cooling means comprise a bath (10) of liquid nitrogen.

10. Device as claimed in claim 8 or 9. wherein the impacting means comprise an elevated level supply and a substantially lower level discharge below.

Apparatus according to claim 10, wherein means (14) are present between levels to accelerate the falling batteries in a horizontal direction, surrounded by a wall (15)

12. Device as claimed in claim 10, wherein said means for providing a horizontal acceleration comprise a rotor rotatably mounted in the horizontal plane.

Device according to claim 12, wherein the rotor is provided with blades (30).

Device as claimed in any of the claims 8-13. wherein the separating means comprise conveyor means provided with magnetic means.