CN114178298B - 一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池循环再生技术领域，公开了一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，具备***引风、密封进料、热交换介质沉浸破碎、固液分离和热量回收利用的工艺流程；破碎过程中电池短路放出的热量通过汽化热交换介质产生蒸汽，转移热量，避免出现高热着火的问题，能够确保破碎过程安全可靠；破碎过程在负压或微负压环境中进行，破碎产生的有害气体、粉尘能被集中处理排放，避免外逸，能够实现清洁生产；电池剩余电量通过电热转化产生蒸汽回收利用，避免了电池内剩余电量的浪费，体现了该工艺的经济价值，同时绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及电池循环再生技术领域，更具体的说是涉及一种无需预放电处理且能够合理回收电池剩余电量的破碎工艺。
背景技术
根据工信部发布的《节能新能源汽车技术路线图》，到2025年我国新能源汽车产量将达400万辆，其电池重量约280万吨；2030年汽车产量将到1000万辆(不包括混合动力汽车)，其电池重量将达700万吨左右。动力电池寿命大致6年～8年，因此，新能源车的报废动力电池的回收再生利用问题正日益显现。
目前，不能梯次利用和梯次利用寿命耗尽的废旧动力电池的再生利用，多采用浸泡在盐水中的方式对电池进行化学放电，再机械破碎，然后依次经过热解、酸溶、浸出、萃取等化学方式进行湿法冶炼还原的方法，回收利用电池中的高价值金属材料。
盐水浸泡放电是废旧动力电池回收处理、循环利用的第一步，但是，采用这种方式人工参与多，占地面积大，劳动强度高，作业环境差，放电时间长，生产效率低，且废旧电池中的剩余电量参差不齐，生产过程中不能做到所有电池放电整齐划一、完全彻底，放电过程产生的废水、废气、粉尘难以做到有组织排放，现场环境污染严重。放电不完全的电池，其剩余电量在电池破碎过程中短路放电，会瞬间产生高热，若不快速及时移出，容易发生着火事故，生产操作存在安全隐患。
因此，如何提供一种操作安全环保且能够合理回收电池剩余电量的破碎回收工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，以至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，具体工艺如下：
步骤一：***引风，引风装置始终为破碎***提供负压的操作环境；
步骤二：密封进料，破碎***的进料口设置密封装置，密封装置在进料时开启并进料，进料前和完成进料后保持密封；
步骤三：电池破碎，电池破碎装置采用液态热交换介质，电池在破碎过程中利用热交换介质的汽化吸收大量的热，快速移出带电废旧电池破碎过程中释放的热量；
步骤四：物料分离，将步骤二中破碎后形成的固液混合物通过真空过滤分离装置，进行固液分离，并分别进行回收利用，真空抽吸气体进入引风装置；
步骤五：热量回收，吸收热量的热交换介质汽体与步骤四产生的真空抽吸气体经引风装置抽吸进入热交换***，通过热交换***对热量进行回收利用，冷凝后的热交换介质返回电池破碎装置，破碎过程中产生的废气去尾气处理后排出。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，步骤一中的引风装置采用引风机抽气的方式使破碎环境保持负压操作状态，且压力值保持为0＞p≥-100Pa.G。。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，步骤二中的密封装置选用起密封隔气作用的重锤翻板阀。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，在步骤三中采用的电池无需放电预处理，破碎过程中电池短路将剩余电量转化为热量，通过汽化热交换介质进行吸收利用。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，步骤三中的破碎装置的卸料机构采用选用隔离腔体和锁气的旋转阀结构。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，步骤三中所述电池破碎装置的破碎仓采用沉浸在热交换介质中或通过喷淋装置向破碎仓内破碎机喷淋热交换介质，使热交换介质始终附着在电池上。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，步骤三中的破碎装置通过选用隔离腔体和锁气的旋转卸料阀与真空过滤分离装置连接。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，在步骤四，过滤产生的固体物料进入后续回收工序，回收金属材料，过滤产生的液体返回破碎仓，步骤四产生的真空抽吸气体通过步骤五进入热交换***。
优选的，在上述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺中，步骤五中，换热***为两级换热***，热交换介质吸收热量产生的热交换介质蒸汽，经引风装置的抽吸作用进入一级换热器，初次换热后，与步骤四产生的真空抽吸气体合并进入二级换热器进行二次换热，二次换热后的气体在一级换热器中过热后，进入尾气处理***进行处理排放；热交换介质蒸汽经一级换热器与二级换热器冷凝后返回电池破碎仓循环使用，热交换介质蒸汽冷凝冷却热量通过两级换热回收利用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其优点在于：
在电池的破碎过程中，使电池始终被热交换介质浸润，当破碎过程中，电池产生短路瞬间放出的热量通过汽化热交换介质进行热交换，热量被快速转移，避免了出现高热着火的问题，从而实现安全生产；
破碎过程在负压或微负压环境中进行，破碎产生的有害气体、粉尘能被集中处理排放，避免外逸，防止污染环境，能够实现清洁生产；
电池剩余电量通过电热转化产生蒸汽吸收热量后，进行热量的回收再利用，避免了电池内剩余电量的浪费，体现了该工艺的经济价值和绿色环保；
利用回收热量过热外排尾气，可防止外排气体后续输送过程冷凝积液，损坏设备管道，保证装置可靠运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图。
附图标记
重锤翻转阀1、破碎仓2、破碎装置3、螺旋卸料机4、卸料阀5、循环水泵6、水环真空泵7、带式过滤机8、引风装置9、除雾器10、冷凝冷却器11、排气过热器12。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅附图1为本发明的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其特征在于，具体工艺如下：
步骤一：***引风，引风装置始终为破碎***提供负压的操作环境；
步骤二：密封进料，破碎***的进料口设置密封装置，密封装置在进料时开启并进料，进料前和完成进料后保持密封；
步骤三：电池破碎，电池破碎装置采用液态水作为热交换介质，电池在破碎过程中利用水的汽化吸收大量的热，快速移出带电废旧电池破碎过程中释放的热量；
步骤四：物料分离，将步骤二中破碎后形成的固液混合物通过真空过滤分离装置，进行固液分离，并分别进行回收利用，真空抽吸气体进入引风装置；
步骤五：热量回收，吸收热量的水汽与步骤四产生的真空抽吸气体经引风装置抽吸进入热交换***，通过热交换***对热量进行回收利用，冷凝后的热交换介质返回电池破碎装置，破碎过程中产生的废气去尾气处理后排出。
具体的，热交换介质可以选用水。
为了进一步优化上述技术方案，步骤一中的引风装置采用引风机抽气的方式使破碎环境保持负压操作状态，且压力值保持为0＞p≥-100Pa.G，避免电池破碎产生的粉尘、有害气体等外泄，污染环境，实现清洁生产。
为了进一步优化上述技术方案，步骤二中的密封装置选用起密封隔气作用的重锤翻板阀，将***与环境隔离，避免敞口进料情况破碎粉尘飞散以及负压操作条件吸入大量空气，有效降低了后续气体的处理量。
为了进一步优化上述技术方案，在步骤三中采用的电池无需放电预处理，破碎过程中电池短路将剩余电量转化为热量，通过汽化液态水进行吸收利用，简化了传统破碎工艺的电池放电步骤，提升了工作效率，且避免了电池内剩余电量的浪费。
为了进一步优化上述技术方案，步骤三中所述电池破碎装置的破碎仓采用沉浸在水中或通过喷淋装置向破碎仓内破碎机喷淋水的方式，使电池上始终附着水；巧妙地利用水汽化需要大量的热量来快速移出带电废旧电池破碎时，因短路放电瞬间快速放出的热量，同时将废旧动力电池中的剩余低品位电能通过放电发热，转化生产高品位的水蒸汽，由此解决废旧动力电池难以完全做到充分放电，在电池破碎时存在的短路放电瞬间急剧放热，不能快速有效移出而容易引发火灾等不安全问题。
为了进一步优化上述技术方案，步骤三中的破碎装置通过选用隔离腔体和锁气的旋转卸料阀与真空过滤分离装置连接。
具体的，真空过滤分离装置可以优选为真空带式过滤机。
为了进一步优化上述技术方案，在步骤四，过滤产生的固体物料进入后续回收工序，回收金属材料，过滤产生的液体返回破碎仓，步骤四产生的真空抽吸气体通过步骤五进入热交换***。
具体的，步骤四中真空过滤分离装置产生的抽吸气体，经气液分离、除雾后，与冷却换热后的破碎仓抽出的气体合并，再经冷凝冷却，引风机增压后，与破碎仓抽出的气体换热，形成过热气体，送入尾气处理***集中处理，尾气通过过热处理，可防止在后续输送过程产生冷凝积液，损坏设备管道的问题。
为了进一步优化上述技术方案，步骤五中，换热***具有一级换热机构和二级换热机构，吸收热量产生的蒸汽、电池破碎产生的废气与步骤四分离的气体合并，经引风装置的抽吸作用进入一级换热机构，进行初次换热冷凝后，再与步骤四分离的气体合并，进入二级换热机构进行二次换热冷凝冷却，通过热量回收设备回收热量，二次换热冷凝冷却后的混合气体经一级换热机构过热进入尾气处理***进行处理并排放；初次换热冷凝与二次换热冷凝过程中的冷凝水返回电池破碎装置。
具体的，破碎仓2的引风口与一级换热设备连接，一级换热设备与二级换热设备连接；二级换热设备的出风管路经过一级换热设备内，并由一级换热设备经换热产生的热量进行加热后，再与尾气处理***连接；一级换热设备与二级换热设备中产生的蒸汽凝液经管路返回破碎仓2，二级换热设备中换热产生的热量由回收设备进行回收。
本发明的具体工作原理为：
回收的废旧电池，不需放电操作，直接通过皮带传输装置或其他送料装置加入破碎装置的进料斗，加入的废旧电池在重锤翻板阀1作用下，不断加入破碎仓2中，电池依靠重力下沉，被沉浸在水下的破碎机3破碎，破碎后的物料通过螺旋卸料机4集中，经卸料阀5接力卸出，完成废旧电池的破碎操作；
带剩余电量的废旧电池破碎时，电池短路放电瞬间产生的热量，能够通过水的汽化及时快速带走，因此避免了目前破碎方法不能解决的电池破碎容易着火的问题；
电池放热产生的水蒸汽，由引风装置9抽出，同时使破碎仓2保持负压或微负压状态，破碎仓2微负压状态下，通过重锤翻板阀1以及破碎仓2各密封面会吸入或漏入空气，这些气体与破碎机3破碎电池时产生的蒸汽一并从破碎仓2的引风口引出，引出的汽体在气体过热器12中对此时引风装置9排出的气体进行加热，使引风装置9排出的气体过热后进入尾气处理***，去集中处理，被吸收热量的汽体与来自水环真空泵7的气体合并，进入冷凝冷却器11，经冷却水进一步冷凝冷却，再经除雾器10除去冷凝冷却气体中的雾滴后，通过引风装置9增压，在气体过热器12中被破碎仓2引出的汽体加热后，使其过热，然后排入尾气处理***，集中处理；
卸料阀5卸出的破碎电池料，送至密闭的真空过滤分离装置8，过滤水分的固体物料去后续工序，回收电池中的金属材料，实现废旧动力电池的循环再生利用；过滤出的水，经循环水泵增压，返回破碎仓，循环使用；真空过滤分离装置8的负压***由水环真空泵7提供，水环真空泵7抽吸的气体，经气液分离及除雾后，与破碎仓2中抽出的汽体合并，进冷凝冷却器11，采用冷却水冷凝冷却该汽体，然后通过除雾器10除去冷凝冷却气体中的雾滴，经引风装置9增压，送气体过热器12加热，去后续尾气工序，集中处理；
除雾器10分离下来的水，返回破碎仓，循环使用；
冷凝冷却器11中的冷却水，来自公用工程。
具体的，螺旋卸料机4两侧的螺旋叶片方向相反，两侧螺旋叶片相接的位置处正好处于出料口的正上方；电机带动螺旋叶片旋转，便可将两侧的破碎好的电池物料全部集中输送至出料口，再经卸料阀5接力，排出破碎仓2。
本发明提供的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺技术，无需放电工序，回收的废旧动力电池直接进破碎***水下破碎，缩短了工艺流程，提高了生产效率，且不会出现着火现象；整个***处于负压或微负压环境操作，不会出现粉尘、有害气体的外逸情况；电池剩余的低品位电能，通过破碎放电产生高品位水蒸汽予以回收，用于加热自身***外排气体等；过热外排尾气，可防止尾气后续输送过程产生冷凝积液，损坏设备管道，因此，该工艺技术具有突出的安全、高效、环保、节能等特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其特征在于，具体工艺如下：
步骤一：***引风，引风装置始终为破碎***提供负压的操作环境；
步骤二：密封进料，破碎***的进料口设置密封装置，密封装置在进料时开启并进料，进料前和完成进料后保持密封；
步骤三：电池破碎，电池破碎装置采用液态热交换介质，电池在破碎过程中利用热交换介质的汽化吸收大量的热，快速移出带电废旧电池破碎过程中释放的热量；
步骤四：物料分离，将步骤三中破碎后形成的固液混合物通过真空过滤分离装置，进行固液分离，并分别进行回收利用，真空抽吸气体进入引风装置；
步骤五：热量回收，吸收热量的热交换介质汽体与步骤四产生的真空抽吸气体经引风装置抽吸进入热交换***，通过热交换***对热量进行回收利用，冷凝后的热交换介质返回电池破碎装置，破碎过程中产生的废气去尾气处理后排出；
步骤一中的引风装置采用引风机抽气的方式使破碎环境保持负压操作状态，且压力值保持为0＞p≥-100Pa.G；
步骤二中的密封装置选用起密封隔气作用的重锤翻板阀；
步骤五中，换热***为两级换热***，热交换介质吸收热量产生的热交换介质蒸汽，经引风装置的抽吸作用进入一级换热器，初次换热后，与步骤四产生的真空抽吸气体合并进入二级换热器进行二次换热，二次换热后的气体在一级换热器中过热后，进入尾气处理***进行处理排放；热交换介质蒸汽经一级换热器与二级换热器冷凝后返回电池破碎仓循环使用，热交换介质蒸汽冷凝冷却热量通过两级换热回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其特征在于，在步骤三中采用的电池无需放电预处理，破碎过程中电池短路将剩余电量转化为热量，通过汽化热交换介质进行吸收利用。
3.根据权利要求2所述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其特征在于，步骤三中所述电池破碎装置的破碎仓采用沉浸在热交换介质中或通过喷淋装置向破碎仓内破碎机喷淋热交换介质，使热交换介质始终附着在电池上。
4.根据权利要求3所述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其特征在于，步骤三中的破碎装置通过选用隔离腔体和锁气的旋转卸料阀与真空过滤分离装置连接。
5.根据权利要求4所述的一种安全的废旧动力电池免放电连续破碎工艺，其特征在于，在步骤四，过滤产生的固体物料进入后续回收工序，回收金属材料，过滤产生的液体返回破碎仓，步骤四产生的真空抽吸气体通过步骤五进入热交换***。
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