CN112063841B - 一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出***及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出***及方法,***包括依次连接的第一反应釜、浆料输送泵、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜、输出泵;第一反应釜的上端配置有给料器和进料管、侧壁设有液位计,进料管上设有自动阀门和流量计,进料管与进料泵连接,液位计与进料泵、进料管上的自动阀门联锁;浆料输送泵配置有变频器;第二、第三、第四反应釜均包括釜体,釜体上端设有带阀门和流量计的酸输送管、还原剂输送管,第二反应釜的釜体上端还设有阀门和流量计的浆料输送管;釜体上还配置有氢气报警器和在线PH计。本发明的方法实现了废旧电池的连续浸出,能够实现浸出过程的智能化控制,缩短时间,提高设备产能利用率。
Description
技术领域
本发明涉及湿法冶金领域,具体涉及一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出***及其方法。
背景技术
废旧锂离子电池的处理流程主要包含梯次利用和循环再生,循环再生主要包括物理分选与资源再生。无梯次利用价值的锂离子电池进入循环再生工序,经过放电、切割、热处理、破碎、分选后得到电池料的正负极混合粉末(黑粉),黑粉根据热处理、破碎、分选等工序的参数和装备的差异性,产品质量存在较大的差异,黑粉主要成分为:正极粉末、负极粉末、铝粉、铜粉以及电解液和隔膜纸在热处理工序中产生的未完全碳化或者氧化的有机物。黑粉中的镍钴锰含量根据电池的型号不同而有所差异,铝粉的含量约2%~5%范围内,铜粉的含量在2%左右。
黑粉在资源再生工序较常使用的方法在间歇釜中还原酸浸,但因黑粉中的铝粉、碳粉以及有机物的存在,在浸出过程中,碳粉与有机物浮在反应体系表面,随着酸的加入,铝粉与酸剧烈反应产生氢气,易导致覆盖在反应体系的碳粉与有机物冒出釜体,且产生的氢气易引发安全事故。另一方面,随着双氧水这类还原剂加入反应体系中,与有机物发生剧烈的反应,双氧水分解产生的氧气同样易导致冒槽。因此,以避免跑冒滴漏等现象的产生以及安全生产的目的,在间歇反应过程中存在反应时间长,效率低,设备产能利用率低等问题。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足,本发明提供一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出***及其方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出***,其特征在于,所述***包括:依次连接的第一反应釜、浆料输送泵、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜、输出泵;
所述第一反应釜的上端配置有称量给料器和进料管,所述进料管上设有自动阀门和流量计,所述进料管与进料泵连接;所述第一反应釜下部侧壁设有液位计,所述液位计与进料泵以及进料管上的自动阀门联锁;所述浆料输送泵配置有变频器;
所述第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜均包括釜体,所述釜体的上端配置有酸输送管、还原剂输送管、氢气报警器和在线PH计,所述第二反应釜的釜体上端还配置有浆料输送管;所述浆料输送管、酸输送管、还原剂输送管上均配置有自动阀门和流量计,所述氢气报警器用于监测釜体内氢气浓度,所述在线pH计与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁。
进一步地,所述第一、第二、第三和第四反应釜上均配置有搅拌装置,所述搅拌装置的搅拌电机配置有变频器。
进一步地,所述第一反应釜、第二反应釜的釜体一侧侧壁均设有出料口,所述第三反应釜的釜体一侧侧壁设有进料口、另一侧侧壁设有出料口,所述第四反应釜的釜体一侧侧壁设有进料口、另一侧侧壁底部设有出料口;所述第一反应釜的出料口与浆料输送泵的进料端连接,所述浆料输送泵的出料端与第二反应釜上端配置的浆料输送管连接,所述第二反应釜的出料口与第三反应釜的进料口通过直管连接,所述第三反应釜的出料口与第四反应釜的进料口通过直管连接,所述第四反应釜的出料口与输出泵的进料端连接。
进一步地,所述自动阀门为气动或者电动阀门;所述流量计为电磁流量计、质量流量计或体积流量计;所述液位计为超声波液位计或者雷达液位计。
一种采用上述***的浸出方法,其特征在于,所述方法包括:通过称量给料器持续将物料通入到第一反应釜中,通过进料管向第一反应釜内通入浆化溶剂进行浆化得到浆料,通过液位计按要求设置低液位与高液位,当达到高液位时,液位计联锁进料泵以及进料管的自动阀门关闭,停止进料;浆料经浆料输送泵输送至第二反应釜,然后通过直管依次输送至第三反应釜、第四反应釜,通过输出泵输送至固液分离区;其中,通过氢气报警器监测第二、第三、第四反应釜内氢气的浓度,当氢气浓度达到2%(按体积百分数计),酸输送管的自动阀门关闭,停止酸的加入并发出警报提示;在线pH计通过与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁,控制酸输送管输送的酸的加入量和还原剂输送管输送的还原剂的加入量;通过浆料输送泵配置的变频器实现浆料的精确输送,流量计实现浆料输送管、进料管、酸输送管、还原剂输送管的精准进料。
进一步地,所述浆化溶剂与物料的质量比为2:1~5:1,所述浆化溶剂为自来水、黑粉生产体系的洗渣水或者硫酸盐溶液;所述酸的加入量与物料的质量比为1:1~1.5:1;所述酸为硫酸、盐酸或者二者混合;所述还原剂的加入量与物料的质量比为0.5:1~1.5:1;所述还原剂为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、双氧水中的一种。
进一步地,所述酸优选为硫酸;所述还原剂优选为双氧水或者二氧化硫。
进一步地,所述浆料在第一、第二、第三、第四反应釜内的总停留时间平均为2-10h。
进一步地,所述浆料在第一反应釜内的停留时间平均为0.5h~2h。
本发明的有益技术效果,本发明能够实现废旧电池的连续浸出,可减少析氢反应,减少气泡的产生,从而缩短反应时间,提高设备产能利用率和避免跑冒滴漏和氢气引发的安全生产问题;对浸出过程进行精准的计数计量,实现浸出过程的自动化、智能化控制,减少人工成本,更有利于成本管理和质量控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示,一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出***,包括:依次连接的第一反应釜1、浆料输送泵2、第二反应釜3、第三反应釜4、第四反应釜5、输出泵6;
第一反应釜1的功能为黑粉的配料与浆化,第一反应釜1包括釜体,第一反应釜的釜体上端配置有带称量功能的称量给料器7和进料管8,进料管8上设有自动阀门和流量计,进料管与进料泵连接,进料管8的下端***第一反应釜1内,进料管8用于输送浆化溶剂;第一反应釜1的釜体下部一侧侧壁设有液位计16,液位计与进料泵、进料管上的自动阀门联锁;
浆料输送泵2配置有变频器;实现浆料的精确输送;
第二反应釜3、第三反应釜4、第四反应釜5均包括釜体,釜体的上端配置有酸输送管10、还原剂输送管11、氢气报警器12和在线PH计13,其中,第二反应釜3的釜体上端还配置与浆料输送管9,浆料输送管9、酸输送管10、还原剂输送管11上均配置有自动阀门和流量计,酸输送管10、还原剂输送管11的下端均***釜体内,浆料输送管9的下端***第二反应釜的釜体内;氢气报警器12用于监测釜体内氢气浓度,在线PH计13与酸输送管10上的自动阀门以及还原剂输送管11上的自动阀门联锁;第二反应釜3的功能为黑粉浸出的主反应区,第四反应釜5同时承担中转功能;
输出泵6用于将第四反应釜5内反应后的浆料输送至固液分离区。
第一反应釜1、第二反应釜3、第三反应釜4和第四反应釜5上均配置有搅拌装置14,用于搅拌,搅拌装置包括搅拌叶片和提供动力的搅拌电机,搅拌叶片设置在釜体内,搅拌叶片的搅拌轴与搅拌电机连接,搅拌电机配置有变频器,可根据生产线需要自由调配搅拌速度。
第一反应釜1的釜体另一侧侧壁底部设有出料口,第二反应釜3的釜体一侧侧壁设有出料口,第三反应釜4的釜体一侧侧壁设有进料口、另一侧侧壁设有出料口,第四反应釜5的釜体一侧侧壁设有进料口、另一侧侧壁底部设有出料口;第一反应釜1的出料口与浆料输送泵2的进料端连接,浆料输送泵2的出料端与第二反应釜3上端配置的浆料输送管9连接,第二反应釜3的出料口与第三反应釜4的进料口通过直管15连接,第三反应釜4的出料口与第四反应釜5的进料口通过直管15连接,浆料输送无能源消耗,第四反应釜5的出料口与输出泵6的进料端连接。
自动阀门为气动或者电动阀门;流量计为电磁流量计、质量流量计或体积流量计;液位计为超声波液位计或者雷达液位计。
实施例1
一种采用上述***的浸出方法,包括:通过称量给料器7持续将物料通入到第一反应釜1中,通过进料管8向第一反应釜内通入自来水作为浆化溶剂进行浆化得到浆料,自来水与物料的按质量比为2:1,通过液位计按要求设置低液位与高液位(低液位一般不低于液位计安装位置,高液位一般不超过釜体积的80%),当达到高液位时,液位计联锁进料泵以及进料管的自动阀门关闭,停止进料;浆料在第一反应釜内的停留时间为0.5h;浆料经浆料输送泵2输送至第二反应釜3,然后通过直管15依次输送至第三反应釜4、第四反应釜5,通过输出泵6输送至固液分离区;其中,通过氢气报警器12监测第二、第三、第四反应釜内氢气的浓度,当氢气浓度到达2%,酸输送管的自动阀门关闭,停止硫酸的加入并发出警报提示;在线pH计13通过与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁,控制酸输送管输送的硫酸的加入量和还原剂输送管输送的还原剂亚硫酸钠的加入量;通过浆料输送泵配置的变频器实现浆料的精确输送,流量计实现进料管、浆料输送管、酸输送管、还原剂输送管的精准进料;硫酸的加入量与物料质量比为1:1,还原剂亚硫酸钠的加入量与物料质量比为0.5:1,浆料在第一、第二、第三、第四反应釜内的总停留时间为8h。自动阀门采用气动阀门;流量计为电磁流量计;液位计为超声波液位计。镍钴锰酸锂的浸出率为95%。
实施例2
一种采用上述***的浸出方法,包括:通过称量给料器7持续将物料通入到第一反应釜1中,通过进料管向第一反应釜内通入黑粉生产体系的洗渣水作为浆化溶剂进行浆化得到浆料,洗渣水与物料的比例为3:1,通过液位计按要求设置低液位与高液位,当达到高液位时,液位计联锁进料泵以及进料管的自动阀门关闭,停止进料;浆料在第一反应釜内的停留时间为2h;浆料经浆料输送泵2输送至第二反应釜3,然后通过直管依次输送至第三反应釜4、第四反应釜5,通过输出泵6输送至固液分离区;其中,通过氢气报警器12监测第二、第三、第四反应釜内氢气的浓度,当氢气浓度到达2%,酸输送管的自动阀门关闭,停止硫酸和盐酸的加入并发出警报提示;在线pH计13通过与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁,控制酸输送管输送的硫酸的加入量和还原剂输送管输送的还原剂双氧水的加入量;通过浆料输送泵配置的变频器实现浆料的精确输送,流量计实现进料管、浆料输送管、酸输送管、还原剂输送管的精准进料。硫酸的加入量与物料质量比为1.2:1,还原剂双氧水的加入量与物料质量比为1.2:1,浆料在第一、第二、第三、第四反应釜内的总停留时间为5h。自动阀门为电动阀门;流量计为质量流量计;液位计为雷达液位计。镍钴锰酸锂的浸出率为97%。
实施例3
一种采用上述***的浸出方法,包括:通过称量给料器7持续将物料通入到第一反应釜1中,通过进料管向第一反应釜内通入黑粉生产体系的洗渣水作为浆化溶剂进行浆化得到浆料,洗渣水与物料的比例为5:1通过液位计按要求设置低液位与高液位,当达到高液位时,液位计联锁进料泵以及进料管的自动阀门关闭,停止进料;浆料在第一反应釜内的停留时间为1h;浆料经浆料输送泵2输送至第二反应釜3,然后通过直管依次输送至第三反应釜4、第四反应釜5,通过输出泵6输送至固液分离区;其中,通过氢气报警器12监测第二、第三、第四反应釜内氢气的浓度,当氢气浓度到达2%,酸输送管的自动阀门关闭,停止盐酸的加入并发出警报提示;在线pH计13通过与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁,控制酸输送管输送的硫酸的加入量和还原剂输送管输送的还原剂双氧水的加入量;通过浆料输送泵配置的变频器实现浆料的精确输送,流量计实现进料管、浆料输送管、酸输送管、还原剂输送管的精准进料。硫酸的加入量与物料质量比为1.5:1,还原剂双氧水的加入量与物料质量比为1.5:1,浆料在第一、第二、第三、第四反应釜内的总停留时间为2h。自动阀门为气动阀门;流量计为体积流量计;液位计为超声波液位计。镍钴锰酸锂的浸出率为99%。
实施例4
一种采用上述***的浸出方法,包括:通过称量给料器7持续将物料通入到第一反应釜1中,通过进料管向第一反应釜内通入硫酸铜溶液作为浆化溶剂进行浆化得到浆料,硫酸铜溶液与物料的比例为4:1通过液位计按要求设置低液位与高液位,当达到高液位时,液位计联锁进料泵以及进料管的自动阀门关闭,停止进料;浆料在第一反应釜内的停留时间为2h;浆料经浆料输送泵2输送至第二反应釜3,然后通过直管依次输送至第三反应釜4、第四反应釜5,通过输出泵6输送至固液分离区;其中,通过氢气报警器12监测第二、第三、第四反应釜内氢气的浓度,当氢气浓度到达2%,酸输送管的自动阀门关闭,停止盐酸的加入并发出警报提示;在线pH计13通过与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁,控制酸输送管输送的硫酸的加入量和还原剂输送管输送的还原剂焦亚硫酸钠的加入量;通过浆料输送泵配置的变频器实现浆料的精确输送,流量计实现进料管、酸输送管、浆料输送管、还原剂输送管的精准进料。硫酸的加入量与物料质量比为1:1,还原剂焦亚硫酸钠的加入量与物料质量比为0.7:1,浆料在第一、第二、第三、第四反应釜内的总停留时间为10h。自动阀门为电动阀门;流量计为、质量流量计;液位计为雷达液位计。镍钴锰酸锂的浸出率为96%。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例,并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说,在本发明所提供的技术启示下,还可以做出其它等同改进,均可以实现本发明的目的,都应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种废旧锂离子电池的智能化连续浸出方法,其特征在于,所述浸出方法采用的***包括:依次连接的第一反应釜、浆料输送泵、第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜、输出泵;
所述第一反应釜的上端配置有称量给料器和进料管,所述进料管上设有自动阀门和流量计,所述进料管与进料泵连接;所述第一反应釜下部侧壁设有液位计,所述液位计与进料泵以及进料管上的自动阀门联锁;所述浆料输送泵配置有变频器;所述第二反应釜、第三反应釜、第四反应釜均包括釜体,所述釜体的上端配置有酸输送管、还原剂输送管、氢气报警器和在线p H计,所述第二反应釜的釜体上端还配置有浆料输送管;所述浆料输送管、酸输送管、还原剂输送管上均配置有自动阀门和流量计,所述氢气报警器用于监测釜体内氢气浓度,所述在线pH计与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁;
所述方法包括:通过称量给料器持续将物料通入到第一反应釜中,通过进料管向第一反应釜内通入浆化溶剂进行浆化得到浆料,通过液位计按要求设置低液位与高液位,当达到高液位时,液位计联锁进料泵以及进料管的自动阀门关闭,停止进料;浆料经浆料输送泵输送至第二反应釜,然后通过直管依次输送至第三反应釜、第四反应釜,通过输出泵输送至固液分离区;其中,通过氢气报警器监测第二、第三、第四反应釜内氢气的浓度,当氢气浓度达到2%,酸输送管的自动阀门关闭,停止酸的加入并发出警报提示;在线pH计通过与酸输送管上的自动阀门以及还原剂输送管上的自动阀门联锁,控制酸输送管输送的酸的加入量和还原剂输送管输送的还原剂的加入量;通过浆料输送泵配置的变频器实现浆料的精确输送,流量计实现浆料输送管、进料管、酸输送管、还原剂输送管的精准进料;所述浆化溶剂与物料的质量比为2:1~5:1,所述浆化溶剂为自来水、黑粉生产体系的洗渣水或者硫酸盐溶液;所述酸的加入量与物料的质量比为1:1~1.5:1;所述酸为硫酸、盐酸或者二者混合;所述还原剂的加入量与物料的质量比为0.5:1~1.5:1;所述还原剂为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、双氧水中的一种。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一、第二、第三和第四反应釜上均配置有搅拌装置,所述搅拌装置的搅拌电机配置有变频器。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一反应釜、第二反应釜的釜体一侧侧壁均设有出料口,所述第三反应釜的釜体一侧侧壁设有进料口、另一侧侧壁设有出料口,所述第四反应釜的釜体一侧侧壁设有进料口、另一侧侧壁底部设有出料口;所述第一反应釜的出料口与浆料输送泵的进料端连接,所述浆料输送泵的出料端与第二反应釜上端配置的浆料输送管连接,所述第二反应釜的出料口与第三反应釜的进料口通过直管连接,所述第三反应釜的出料口与第四反应釜的进料口通过直管连接,所述第四反应釜的出料口与输出泵的进料端连接。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述自动阀门为气动或者电动阀门;所述流量计为电磁流量计、质量流量计或体积流量计;所述液位计为超声波液位计或者雷达液位计。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酸为硫酸;所述还原剂为双氧水或者二氧化硫。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浆料在第一、第二、第三、第四反应釜内的总停留时间平均为2-10h。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浆料在第一反应釜内的停留时间平均为0.5h~2h。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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