一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法及分離收集裝置，其主要利用機(jī)械破碎、真空分離、震動篩分、比重分離、氣流分離等簡單干法手段，實現(xiàn)廢舊鋰電池中電極材料、集流體金屬、塑料隔膜、電池外殼的分離收集；分離收集過程不引入任何化學(xué)試劑，整個過程全部實現(xiàn)自動化，同時對電解液、粉塵等進(jìn)行收集處理，具備回收效率高、綠色低碳、環(huán)保節(jié)能、便于產(chǎn)業(yè)化等特點。
【專利說明】
一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法及分離收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池在電網(wǎng)儲能、電動汽車、計算機(jī)、通信和消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，規(guī)模及數(shù)量不斷擴(kuò)大增加，根據(jù)電池使用壽命，到2024年廢舊鋰電池累計報廢量將達(dá)到100萬噸以上，并將呈現(xiàn)爆發(fā)式累積性增長趨勢，其健康、環(huán)境、安全隱患的累積效應(yīng)成倍放大，不容忽視。若不能有效回收處理，還造成資源浪費。開展廢舊電池回收利用，可從總量上減少電池原材料的開發(fā)和使用，減少生態(tài)環(huán)境的破壞，提高資源利用率，實現(xiàn)電池全壽命周期的綠色閉環(huán)，達(dá)到資源化、無害化處理的目的，產(chǎn)生顯著的資源、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)等綜合效益。從而破解鈷、鋰等礦產(chǎn)資源短缺的戰(zhàn)略瓶頸，意義重大。
[0003]目前，部分發(fā)明專利公開鋰電池回收處理方法，但是存在如下不足:(I)重點關(guān)注鈷、鎳等貴金屬組分的回收利用，或者僅對電極材料進(jìn)行回收利用，對廢舊鋰電池其他組分的回收利用、對有害組分的無害化處理及回收過程的二次污染防治等鮮有發(fā)明報道。(2)回收利用工藝復(fù)雜，需要引入大量化學(xué)試劑或者需要高溫處理。(3)回收處理設(shè)備處理效率低，無法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運行。
[0004]例如:ZL 2013 I 0314079.0公開了一種以廢舊鋰電池為原料逆向回收制備鎳鈷酸鋰的工藝，其特征在于包括以下步驟:(I)取廢舊鋰離子電池的電池正極片進(jìn)行預(yù)處理獲得正極粉；(2)將步驟(I)所得正極粉溶于無機(jī)酸中，正極粉與無機(jī)酸的質(zhì)量體積比為(1:5)g:10mL，除雜，得到含有鎳和鈷的混合酸液，檢測鎳和鈷離子的濃度；(3)往所述混合溶液中加入鎳源或鈷源，調(diào)節(jié)混合溶液中鎳和鈷的摩爾濃度比為(0.5-2): I; (4)加入沉淀劑，沉淀劑濃度與金屬離子總濃度的比例為(2-3):1;使鎳鈷氫氧化物沉淀，蒸發(fā)結(jié)晶后，得到鎳鈷酸鋰前驅(qū)體；(5)加入鋰源，使鎳鈷酸鋰前驅(qū)體與鋰源的質(zhì)量比為(3-5):1，鎳鈷酸鋰前驅(qū)體與鋰源混合均勻，然后在800°C下煅燒10h，自然冷卻至室溫后，研磨至40目，得到鎳鈷酸鋰初級產(chǎn)品；(6)將步驟(5)制備的鎳鈷酸鋰初級產(chǎn)品置于氧化鋁坩禍中，加入60目的還原性金屬粉，然后送入二氧化硅管，在200°C下恒溫3-5小時，自然冷卻至室溫后，再經(jīng)過40目篩網(wǎng)篩分，篩下物為鎳鈷酸鋰產(chǎn)品，分子式為LiNixCol-x02-y，其中0.33 < x < 0.67,0.05 < y<0.5;步驟(6)中所述的鎳鈷酸鋰初級產(chǎn)品與還原性金屬粉的重量比為(8-10):1。
[0005]ZL 2010 I 0253859.5公開了一種水系廢舊鋰離子動力電池回收制備磷酸鐵鋰的方法:I)將水系廢舊鋰離子電池剪切破碎后，由去離子水處理，過篩干燥后回收電極材料和導(dǎo)電劑混合物;2)將干燥后的電極材料和導(dǎo)電劑混合物加入無機(jī)酸進(jìn)行處理，過濾得到Li+、Fe2+、P043—的酸性溶液;3)向含Li +、Fe2+、P043—的酸性溶液中添加鋰鹽或者鐵鹽，加入抗壞血酸攪拌，控制pH值=3 -7;過濾，得到沉淀;4)將步驟3得到的L i Fe P04粗產(chǎn)品加入到鹿糖水溶液中進(jìn)行球磨，干燥煅燒得到再生的LiFePO4材料。
[0006]ZL 2012 I 0179652.7公開了一種從廢舊鈷酸鋰電池中回收有價金屬的方法，通過有機(jī)溶劑對電池的活性物質(zhì)進(jìn)行浸泡剝離，可以溶解大部分的粘結(jié)劑，直接得到潔凈的鋁、銅、鎳箔與隔膜；用酸液+雙氧水混合液與鈷酸鋰直接接觸反應(yīng)，得到正極材料溶液;加NaOH調(diào)節(jié)PH得到鈷的化合物，然后加入Na2CO3得到Li2CO3采用硫酸溶液溶解LiCoO2。
[0007]ZL 2013 I 0342270.6公開了一種電池回收處理系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)窯燃燒室，旋轉(zhuǎn)窯燃燒室包括第一燃燒區(qū)和第二燃燒區(qū)；二次燃燒室，與旋轉(zhuǎn)窯燃燒室連通;煙氣凈化設(shè)備，與二次燃燒室連通。上述電池回收處理系統(tǒng)，首先將電池在100°0150°C的第一燃燒區(qū)燃燒30min~60min，使電池的密封圈充分熱解破壞，使電池內(nèi)的氫氣和有機(jī)溶劑釋放出來，并通過負(fù)壓裝置將其排空，可以有效防止電池在高溫下爆炸，接著使電池在300t>50(TC的第二燃燒區(qū)燃燒，再接著將電池燃燒產(chǎn)生的第一煙氣在1200°01350°C的二次燃燒室完全燃燒形成第二煙氣，將第二煙氣通過煙氣凈化設(shè)備的凈化處理后形成凈化氣體排放到大氣中。
[0008]綜上，廢舊鋰電池回收處理技術(shù)應(yīng)具備清潔環(huán)保、低碳低能耗、高效自動化等特點，不僅可實現(xiàn)正極材料的資源化回收，還需實現(xiàn)其他組分的有效回收，更要注重有害組分的環(huán)保處置，防止二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明目的在于提供一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置及方法，采用物理法實現(xiàn)廢舊鋰電池中各組分的分離收集，主要利用機(jī)械破碎、真空分離、震動篩分、比重分離、氣流分離等簡單干法手段，實現(xiàn)廢舊鋰電池中電極材料、集流體金屬、塑料隔膜、電池外殼的分離收集，分離收集過程不引入任何化學(xué)試劑，整個過程全部實現(xiàn)自動化，同時對電解液、粉塵等進(jìn)行收集處理，具有回收效率高、綠色低碳、環(huán)保節(jié)能、便于產(chǎn)業(yè)化等特點。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置，其包括通過電動傳送帶連接的碾壓破碎機(jī)和刀式破碎機(jī)、以及通過管道與刀式破碎機(jī)順次連接的塑料物料分離收集裝置、錘式粉碎機(jī)和電池物料分離裝置;所述碾壓破碎機(jī)和刀式破碎機(jī)上方均設(shè)有電解液吸附收集裝置；所述塑料物料分離收集裝置包括第一振動篩，第一振動篩為密封式結(jié)構(gòu)，第一振動篩上方通過管道連接有塑料物料儲料倉，塑料物料儲料倉連接有真空栗且塑料物料儲料倉上方設(shè)有粉塵收集裝置；
所述電池物料分離裝置包括頂部設(shè)有真空栗的旋流器，旋流器上部通過管道連接有粉塵收集裝置，旋流器左側(cè)進(jìn)口通過管道連接錘式粉碎機(jī)出口，旋流器右側(cè)出口通過管道與頂部設(shè)有真空栗、內(nèi)部設(shè)有噴嘴的旋風(fēng)筒相連接，噴嘴位于旋風(fēng)筒內(nèi)部的左側(cè)下端并與管道相連通，旋流器底部出口連接金屬物料儲料倉，金屬物料儲料倉通過電動傳送帶與第二振動篩連接，旋流器右側(cè)出口與旋風(fēng)筒之間的管道上設(shè)有空氣壓縮機(jī)。其中，電動傳送帶為本領(lǐng)域常見裝置，在此不再贅述。旋流器起到將物料打散的作用，物料分離依據(jù)比重不同原理，通過真空分選原理實現(xiàn)分離。設(shè)于旋風(fēng)筒內(nèi)部的噴嘴向上傾斜，且噴嘴的噴頭與水平面的夾角在20 — 45°。
[0011]具體的，所述電解液吸附收集裝置包括通過管道順次連接的抽風(fēng)機(jī)、水冷式冷凝器和電解液收集箱，所述抽風(fēng)機(jī)位于碾壓破碎機(jī)、刀式粉碎機(jī)上方;所述粉塵收集裝置為脈沖除塵器或布袋除塵器。
[0012]采用上述裝置進(jìn)行廢舊鋰電池全組分物料分離收集的方法，其包括如下步驟: 1)將廢舊鋰電池碾壓破碎，得到初級碎片物料;在碾壓破碎過程中，采用電解液吸附收集裝置去除電解液；
2)將初級碎片物料切割破碎，得到二級碎片物料;在切割破碎過程中，采用電解液吸附收集裝置去除電解液；
3)二級碎片物料進(jìn)入塑料物料分離收集裝置，實現(xiàn)塑料物料與電極材料、集流體的分離；
4)將分離除去塑料物料后的二級碎片物料送入錘式粉碎機(jī)進(jìn)行深度粉碎，得到三級碎片物料；
5)三級碎片物料進(jìn)入電池物料分離裝置進(jìn)行初級分離收集，分別得到正負(fù)極材料和集流體顆?；旌狭?；
6)正負(fù)極材料進(jìn)入旋風(fēng)筒進(jìn)行二級分離收集，得到負(fù)極材料石墨和正極材料;集流體顆?；旌狭线M(jìn)入振動篩進(jìn)一步分離得到銅、鋁顆粒。
[0013]所述廢舊鋰電池包括廢舊儲能鋰電池、廢舊動力鋰電池及廢舊的計算機(jī)、通信和消費類電子產(chǎn)品用鋰電池。所述鋰電池類型包括磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、錳酸鋰電池和鈷酸鋰電池。所述鋰電池規(guī)格包括方形軟包鋰電池、方形鋼殼鋰電池、方形鋁塑殼鋰電池、圓柱形鋰電池。
[0014]所述全組分物料分離收集包括電極材料、集流體、電池外殼等的分離收集。進(jìn)一步，所述全組分物料分離收集也包括隔膜或電池外殼鋁塑膜的分離收集。進(jìn)一步，所述全組分物料分離收集還包括電解液、粉塵的收集處置。
[0015]具體的，所述步驟I)中廢舊鋰電池碾壓破碎，具體為采用碾壓破碎機(jī)將廢舊鋰電池進(jìn)行初步破碎得到初級碎片物料，碾壓力大小控制在2000牛頓至5000牛頓之間；同時，電解液在電解液吸附收集裝置中抽風(fēng)機(jī)的抽吸作用下從電池物料中轉(zhuǎn)移，經(jīng)冷凝器冷凝后收集在電解液收集箱中。進(jìn)一步，破碎時向碾壓破碎機(jī)中通入惰性氣體防止起火。所用碾壓破碎機(jī)的進(jìn)料斗尺寸可調(diào)，可滿足不同尺寸廢舊鋰電池的破碎。所得初級碎片物料的粒徑尺寸為20-50mm且不包含20mm。
[0016]具體的，所述步驟2)中是利用刀式破碎機(jī)采取旋轉(zhuǎn)切割的方法對初級碎片物料切割破碎;刀式破碎機(jī)以1000-2000轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)電動傳送帶輸送來的初級碎片物料與高速旋轉(zhuǎn)的破碎機(jī)刀頭以30-90度的角度接觸，從而將初級碎片物料打散并破碎獲得粒徑尺寸為5_20mm的二級碎片物料；同時，電解液在電解液吸附收集裝置中抽風(fēng)機(jī)的抽吸作用下快速從電池物料中轉(zhuǎn)移，經(jīng)冷凝器冷凝后收集在電解液收集箱中。進(jìn)一步，電解液吸附收集裝置中的管道由雙層無縫銅管構(gòu)成，內(nèi)層流通的是電解液，外層流通的是自來水，起冷卻作用;其中，用來冷卻的自來水工作溫度范圍為:0-5°C ;電解液收集箱是聚乙烯材質(zhì)制成的密封結(jié)構(gòu)。抽風(fēng)機(jī)不間斷抽吸10-30min后可實現(xiàn)電解液回收率2 90%。
[0017]具體的，步驟3)中二級碎片物料進(jìn)入塑料物料分離收集裝置中，經(jīng)振動篩打散后，在500-50kPa真空負(fù)壓抽吸作用下重量較輕的塑料物料被吸附分離，并收集進(jìn)入塑料物料儲料倉。所述塑料物料包括電池隔膜、或電池外殼鋁塑膜、或隔膜和電池外殼鋁塑膜混合物。
[0018]所述步驟4)將分離除去塑料物料后的二級碎片物料送入錘式粉碎機(jī)進(jìn)行深度粉碎，錘式粉碎機(jī)以5000牛頓-7000牛頓的力度對物料進(jìn)行10-40min不間斷敲擊，得到直徑為0-2mm的三級碎片物料。同時，物料在錘式粉碎機(jī)振動盤上不間斷震動，實現(xiàn)絕大部分正負(fù)極電極物料從集流體上脫落。此外，由于本身的金屬脆性，銅、鋁集流體被粉碎成小顆粒狀，粒徑尺寸不超過1mm。
[0019]具體的，所述步驟5)具體為:三級碎片物料隨循環(huán)風(fēng)被帶入電池物料分離裝置進(jìn)行分選，利用電池物料分離裝置中高速旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)速度為1500-3000轉(zhuǎn)/min的旋流器將三級碎片物料均勻打散；
打散后的物料中粒徑較小的粉末狀正負(fù)極材料與空氣混合，然后利用真空栗(真空栗壓力工作范圍為500-50kPa)產(chǎn)生負(fù)壓，正負(fù)極材料自旋流器中部通過管道進(jìn)入旋風(fēng)筒內(nèi)；粒徑較大的集流體顆粒混合料在重力作用下自旋流器底部通過管道進(jìn)入金屬物料儲料倉內(nèi)。
[0020]電池物料初次分離率大于85%。初次分離得到的集流體顆?；旌狭现泻幸欢ū壤恼?fù)極材料，可根據(jù)需要，再次送入電池物料分離裝置中，重復(fù)操作3-5次后實現(xiàn)正負(fù)極材料和集流體顆粒的徹底分離。
[0021]進(jìn)一步，上述電池物料分離過程中產(chǎn)生的粉塵通過脈沖除塵器或電袋除塵等方式去除，所述除塵技術(shù)和設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)方法，在此不再贅述。
[0022]具體的，所述步驟6)中集流體顆?；旌狭辖?jīng)電動傳送帶進(jìn)入振動篩內(nèi)，振動篩由
1-3層18-30目的篩網(wǎng)組成，相同目數(shù)的集流體顆粒經(jīng)高速震動后實現(xiàn)銅、鋁顆粒的分離。
[0023]具體的，所述步驟6)中正負(fù)極材料自位于旋風(fēng)筒內(nèi)部左側(cè)下端的噴嘴中以一定高度拋起，物料即呈0.3-1.5m高的拋物線狀，與此同時，旋風(fēng)筒沿與物料拋物線垂直方向產(chǎn)生
0.5-2.0 m/s的均勻氣流場，氣流場分布寬度為0.2-2.0m，在正負(fù)極材料下落過程，比重較輕的負(fù)極材料石墨被氣流吹走并從旋風(fēng)筒上部排出，正極材料則繼續(xù)回落并自旋風(fēng)筒底部排出，實現(xiàn)正負(fù)極材料分離收集。
[0024]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用物理法實現(xiàn)廢舊鋰電池中各組分的分離收集，主要利用機(jī)械破碎、真空分離、震動篩分、比重分離、氣流分離等簡單干法手段，實現(xiàn)廢舊鋰電池中電極材料、集流體金屬、塑料隔膜、電池外殼的分離收集，分離收集過程不引入任何化學(xué)試劑，整個過程全部實現(xiàn)自動化，同時對電解液、粉塵等進(jìn)行收集處理，具有回收效率高、綠色低碳、環(huán)保節(jié)能、便于產(chǎn)業(yè)化等特點。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置示意圖；
圖2為本發(fā)明廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0027]實施例1
如圖1所示，一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置，其包括通過電動傳送帶I連接的碾壓破碎機(jī)2和刀式破碎機(jī)3、以及通過管道與刀式破碎機(jī)3順次連接的塑料物料分離收集裝置、錘式粉碎機(jī)6和電池物料分離裝置;所述碾壓破碎機(jī)2和刀式破碎機(jī)3上方均設(shè)有電解液吸附收集裝置11;
所述塑料物料分離收集裝置包括密第一振動篩4，第一振動篩4為密封式結(jié)構(gòu)，第一振動篩4上方通過管道連接有塑料物料儲料倉41，塑料物料儲料倉41連接有真空栗14且塑料物料儲料倉41上方設(shè)有粉塵收集裝置5;
所述電池物料分離裝置包括頂部設(shè)有真空栗的旋流器7，旋流器7上部通過管道連接有粉塵收集裝置5，旋流器7左側(cè)進(jìn)口通過管道連接錘式粉碎機(jī)6出口，旋流器7右側(cè)出口通過管道與頂部設(shè)有真空栗、內(nèi)部設(shè)有噴嘴的旋風(fēng)筒10相連接(旋風(fēng)筒10上部出口 12出來的物料為負(fù)極材料石墨，旋風(fēng)筒10底部出口 13出來的物料為正極材料)，噴嘴位于旋風(fēng)筒10內(nèi)部的左側(cè)下端并與管道相連通，旋流器7底部出口連接金屬物料儲料倉8，金屬物料儲料倉8通過電動傳送帶I與第二振動篩9連接，旋流器7右側(cè)出口與旋風(fēng)筒10之間的管道上設(shè)有空氣壓縮機(jī)71(用以避免送往旋風(fēng)筒10的物料粘附在管道上)。
[0028]所述電解液吸附收集裝置11包括通過管道順次連接的抽風(fēng)機(jī)、水冷式冷凝器和電解液收集箱，所述抽風(fēng)機(jī)設(shè)于碾壓破碎機(jī)2、刀式粉碎機(jī)3上方;所述粉塵收集裝置5為脈沖除塵器或布袋除塵器。
[0029]如圖1和2所示，采用上述裝置進(jìn)行廢舊鋰電池全組分物料分離收集的方法，其包括如下步驟:
取500kg廢舊動力鋰電池，電池類型為三元鋰電池，規(guī)格為60Ah方形軟包電池，外形尺寸為208mm X 135mm X 30mm。依據(jù)如下步驟進(jìn)行回收處理:
(1)將廢舊動力鋰電池通過電動傳送帶I送入碾壓破碎機(jī)2，啟動碾壓破碎機(jī)2，并通入氬氣，控制碾壓力在2000牛頓至3000牛頓之間，碾壓破碎后得到粒徑尺寸為20-30mm的初級碎片物料；
(2)啟動刀式破碎機(jī)3，刀式破碎機(jī)3以1500轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)，初級碎片物料經(jīng)電動傳送帶I送入刀式破碎機(jī)3，經(jīng)電動傳送帶I輸送來的初級碎片物料與高速旋轉(zhuǎn)的刀式破碎機(jī)3的刀頭以60度的角度接觸，物料被打散并切割破碎成二級碎片物料，二級碎片物料的粒徑尺寸為10-15mm;在碾壓破碎、切割破碎過程中，利用電解液吸附收集裝置11，在200kPa負(fù)壓下工作30min，實現(xiàn)電解液的回收，回收率95%;
(3)二級碎片物料經(jīng)管道進(jìn)入塑料物料分離收集裝置，第一振動篩4將二級碎片物料打散后，在200kPa真空負(fù)壓抽吸作用下，重量較輕的塑料物料從其他電池物料中被吸附分離，并收集進(jìn)入塑料物料儲料倉41，實現(xiàn)塑料物料與電極材料、集流體的分離;塑料物料包括隔膜和電池外殼鋁塑膜混合物；上述塑料物料分離收集過程產(chǎn)生的粉塵通過脈沖除塵器去除；
(4)將分離除去物料物料后的二級碎片物料送入錘式粉碎機(jī)6，錘式粉碎機(jī)6以6000牛頓的力度對物料進(jìn)行30min不間斷敲擊，從而將物料進(jìn)行深度粉碎，得到直徑不大于Imm的三級碎片物料；
同時由于本身的金屬脆性，銅、鋁集流體被粉碎成小顆粒狀，粒徑尺寸不超過1mm，實現(xiàn)99%以上正負(fù)極電極物料從集流體上脫落；
(5)三級碎片物料隨循環(huán)風(fēng)被帶入電池物料分離裝置進(jìn)行分選，電池物料分離裝置中的旋流器7以2000轉(zhuǎn)/min的速度將物料均勻打散。進(jìn)一步，打散后的物料中粒徑較小的粉末狀正負(fù)極材料與空氣混合，然后利用真空栗產(chǎn)生150kPa負(fù)壓，將正負(fù)極材料自旋流器7中部通過管道進(jìn)入旋風(fēng)筒10內(nèi)；初次分離收集率為90%;粒徑較大的集流體顆粒混合料在重力作用下自旋流器7底部通過管道進(jìn)入金屬物料儲料倉8內(nèi)；上述電池物料分離收集過程產(chǎn)生的粉塵通過脈沖除塵器去除；
(6)集流體顆?；旌狭辖?jīng)電動傳送帶I進(jìn)入第二振動篩9，第二振動篩9由3層篩網(wǎng)組成，篩網(wǎng)尺寸分別是18目、24目、30目。相同目數(shù)的混合物料經(jīng)震動1min后實現(xiàn)銅、鋁顆粒的分離；
(7)正負(fù)極材料進(jìn)入旋風(fēng)筒10內(nèi)進(jìn)行二級分離收集，正負(fù)極材料被與水平面夾角呈30°的噴嘴以一定高度拋起，物料即呈0.5-1.2m高的拋物線狀，與此同時，旋風(fēng)筒10沿與物料拋物線垂直方向產(chǎn)生1.2 m/s的均勾氣流場，氣流場分布寬度為0.3-1.5m。在正負(fù)極材料下落過程中，比重較輕的負(fù)極材料石墨被氣流吹走并從旋風(fēng)筒10上部排出，正極材料則繼續(xù)回落并自旋風(fēng)筒10底部排出，實現(xiàn)正負(fù)極材料分離收集。
[0030] 實施例2
一種廢舊鋰電池回收處理方法及回收處理裝置，其包括如下步驟:
取300kg廢舊儲能鋰電池，電池類型為磷酸鐵鋰電池，規(guī)格為ISOAh方形的鋼殼電池，外形尺寸為178 mm X 278 mm X 70mm。依據(jù)如下方法步驟進(jìn)行回收處理。
[0031 ]其它內(nèi)容與操作同實施例1，所不同的是，在步驟(I)中，碾壓力在3000牛頓至5000牛頓之間，碾壓破碎后得到粒徑尺寸為30-40mm的初級碎片物料。在步驟(2)中，刀式破碎機(jī)3以2000轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)，初級碎片物料與高速旋轉(zhuǎn)的刀式破碎機(jī)3的刀頭以70度的角度接觸，所得二級碎片物料的粒徑尺寸為2_5mm。在碾壓破碎、切割破碎過程中，利用電解液吸附收集裝置11，在200kPa負(fù)壓下工作20min，實現(xiàn)電解液的回收，回收率93%。在步驟(3)中，塑料物料分離收集過程產(chǎn)生的粉塵通過布袋除塵器去除。在步驟(4)中，錘式粉碎機(jī)6以5000牛頓的力度對物料進(jìn)行25min不間斷敲擊，從而將物料進(jìn)行深度粉碎，得到直徑不大于2mm的三級碎片物料。在步驟(6)中，第二振動篩9由2層篩網(wǎng)組成，篩網(wǎng)尺寸分別為18目、24目。相同目數(shù)的混合物料經(jīng)震動20min后實現(xiàn)銅、鋁顆粒的分離。在步驟(7)中，正負(fù)極材料被與水平面夾角呈45°角的噴嘴以一定高度拋起，物料即呈1.0-2.0m高的拋物線狀，旋風(fēng)筒10沿與物料拋物線垂直方向產(chǎn)生1.5 m/s的均勻氣流場，氣流場分布寬度為0.3-2.0m。
[0032]實施例3
一種廢舊鋰電池回收處理方法及回收處理裝置，其包括如下步驟:
取200kg廢舊筆記本電腦鋰電池，電池類型為鈷酸鋰電池，規(guī)格為3000mAh方形的圓柱形電池，外形尺寸為直徑18mm，高度65mm。依據(jù)如下方法步驟進(jìn)行回收處理。
[0033]其它內(nèi)容與操作同實施例1，所不同的是，在步驟(I)中，碾壓力在3000牛頓至4000牛頓之間，碾壓破碎后得到粒徑尺寸為25-40mm的初級碎片物料。在步驟(2)中，刀式破碎機(jī)3以1800轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)，初級碎片物料與高速旋轉(zhuǎn)的刀式破碎機(jī)3的刀頭以45度的角度接觸，所得二級碎片物料的粒徑尺寸為15_20mm。在碾壓破碎、切割破碎過程中，利用電解液吸附收集裝置11，在200kPa負(fù)壓下工作30min，實現(xiàn)電解液的回收，回收率90%。在步驟(4)中，錘式粉碎機(jī)6以6000牛頓的力度對物料進(jìn)行35min不間斷敲擊，從而將物料進(jìn)行深度粉碎，得到直徑不大于2mm的三級碎片物料。在步驟(5)中，正負(fù)極材料的初次收集率為90%，電池物料分離收集過程產(chǎn)生的粉塵通過布袋除塵器方式去除。在步驟(6)中，第二振動篩9由I層篩網(wǎng)組成，篩網(wǎng)尺寸為30目。在步驟(7)中，正負(fù)極材料被與水平面夾角呈35°角的噴嘴以一定高度拋起，物料呈0.5-1.2m高的拋物線狀，與此同時，旋風(fēng)筒10沿與物料拋物線垂直方向產(chǎn)生1.3 m/s的氣流場，氣流場分布寬度為0.3-1.6m。
【主權(quán)項】
1.一種廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置，其特征在于，包括通過電動傳送帶連接的碾壓破碎機(jī)和刀式破碎機(jī)、以及通過管道與刀式破碎機(jī)順次連接的塑料物料分離收集裝置、錘式粉碎機(jī)和電池物料分離裝置;所述碾壓破碎機(jī)和刀式破碎機(jī)上方均設(shè)有電解液吸附收集裝置； 所述塑料物料分離收集裝置包括第一振動篩，第一振動篩為密封式結(jié)構(gòu)，第一振動篩上方通過管道連接有塑料物料儲料倉，塑料物料儲料倉連接有真空栗且塑料物料儲料倉上方設(shè)有粉塵收集裝置； 所述電池物料分離裝置包括頂部設(shè)有真空栗的旋流器，旋流器上部通過管道連接有粉塵收集裝置，旋流器左側(cè)進(jìn)口通過管道連接錘式粉碎機(jī)出口，旋流器右側(cè)出口通過管道與頂部設(shè)有真空栗、內(nèi)部設(shè)有噴嘴的旋風(fēng)筒相連接，噴嘴位于旋風(fēng)筒內(nèi)部的左側(cè)下端并與管道相連通，旋流器底部出口連接金屬物料儲料倉，金屬物料儲料倉通過電動傳送帶與第二振動篩連接，旋流器右側(cè)出口與旋風(fēng)筒之間的管道上設(shè)有空氣壓縮機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集裝置，其特征在于，所述電解液吸附收集裝置包括通過管道順次連接的抽風(fēng)機(jī)、水冷式冷凝器和電解液收集箱，所述抽風(fēng)機(jī)位于碾壓破碎機(jī)、刀式粉碎機(jī)上方;所述粉塵收集裝置為脈沖除塵器或布袋除塵器。3.采用權(quán)利要求1或2所述裝置進(jìn)行廢舊鋰電池全組分物料分離收集的方法，其特征在于，包括如下步驟: .1)將廢舊鋰電池碾壓破碎，得到初級碎片物料;在碾壓破碎過程中，采用電解液吸附收集裝置去除電解液； 2)將初級碎片物料切割破碎，得到二級碎片物料;在切割破碎過程中，采用電解液吸附收集裝置去除電解液； 3)二級碎片物料進(jìn)入塑料物料分離收集裝置，實現(xiàn)塑料物料與電極材料、集流體的分離； 4)將分離除去塑料物料后的二級碎片物料送入錘式粉碎機(jī)進(jìn)行深度粉碎，得到三級碎片物料； 5)三級碎片物料進(jìn)入電池物料分離裝置進(jìn)行初級分離收集，分別得到正負(fù)極材料和集流體顆粒混合料； .6)正負(fù)極材料進(jìn)入旋風(fēng)筒進(jìn)行二級分離收集，得到石墨和正極材料;集流體顆?；旌狭线M(jìn)入振動篩進(jìn)一步分離得到銅、鋁顆粒。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，所述步驟1)中廢舊鋰電池碾壓破碎，具體為采用碾壓破碎機(jī)將廢舊鋰電池進(jìn)行初步破碎得到初級碎片物料，碾壓力大小控制在2000牛頓至5000牛頓之間；同時，電解液在電解液吸附收集裝置中抽風(fēng)機(jī)的抽吸作用下從電池物料中轉(zhuǎn)移，經(jīng)冷凝器冷凝后收集在電解液收集箱中。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，所述步驟2)中是利用刀式破碎機(jī)采取旋轉(zhuǎn)切割的方法對初級碎片物料切割破碎；刀式破碎機(jī)以.1000-2000轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)電動傳送帶輸送來的初級碎片物料與高速旋轉(zhuǎn)的破碎機(jī)刀頭以30-90度的角度接觸，從而將初級碎片物料打散并破碎獲得粒徑尺寸為5-20mm的二級碎片物料；同時，電解液在電解液吸附收集裝置中抽風(fēng)機(jī)的抽吸作用下從電池物料中轉(zhuǎn)移，經(jīng)冷凝器冷凝后收集在電解液收集箱中。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，步驟3)中二級碎片物料進(jìn)入塑料物料分離收集裝置中，經(jīng)振動篩打散后，在500-50kPa真空負(fù)壓抽吸作用下重量較輕的塑料物料被吸附分離，并收集進(jìn)入塑料物料儲料倉。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，所述步驟4)將分離除去塑料物料后的二級碎片物料送入錘式粉碎機(jī)進(jìn)行深度粉碎，錘式粉碎機(jī)以5000牛頓-7000牛頓的力度對物料進(jìn)行10-40min不間斷敲擊，得到直徑為0-2mm的三級碎片物料。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，所述步驟5)具體為:三級碎片物料隨循環(huán)風(fēng)被帶入電池物料分離裝置進(jìn)行分選，利用電池物料分離裝置中高速旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)速度為1500-3000轉(zhuǎn)/min的旋流器將三級碎片物料均勻打散； 打散后的物料中粒徑較小的粉末狀正負(fù)極材料與空氣混合，然后利用真空栗產(chǎn)生負(fù)壓，正負(fù)極材料自旋流器中部通過管道進(jìn)入旋風(fēng)筒內(nèi)；粒徑較大的集流體顆?；旌狭显谥亓ψ饔孟伦孕髌鞯撞客ㄟ^管道進(jìn)入金屬物料儲料倉內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，所述步驟6)中集流體顆?；旌狭辖?jīng)電動傳送帶進(jìn)入振動篩內(nèi)，振動篩由1-3層18-30目的篩網(wǎng)組成，相同目數(shù)的集流體顆粒經(jīng)震動后實現(xiàn)銅、鋁顆粒的分離。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池全組分物料分離收集方法，其特征在于，所述步驟6)中正負(fù)極材料自位于旋風(fēng)筒內(nèi)部左側(cè)下端的噴嘴中以一定高度拋起，物料即呈0.3-.1.5m高的拋物線狀，與此同時，旋風(fēng)筒沿與物料拋物線垂直方向產(chǎn)生0.5-2.0 m/s的均勻氣流場，氣流場分布寬度為0.2-2.0m，在正負(fù)極材料下落過程，比重較輕的負(fù)極材料石墨被氣流吹走并從旋風(fēng)筒上部排出，正極材料則繼續(xù)回落并自旋風(fēng)筒底部排出，實現(xiàn)正負(fù)極材料分離收集。
【文檔編號】H01M10/54GK105826629SQ201610314509
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】趙光金, 唐國鵬, 吳文龍
【申請人】國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 河南恩湃高科集團(tuán)有限公司, 國家電網(wǎng)公司