CN208226042U - 一种废旧电池的资源化回收利用*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种一种废旧电池的资源化回收利用***,包括依次相连并进行物料传输的:电芯上料装置、放电装置、清洗装置、第一烘干装置、破切装置、热解装置、破碎筛分***、第二烘干装置、振动筛、金属分选装置,所述热解装置还连接有极片剪切机和极片上料装置,所述破碎筛分***连接有干电池上料装置。本实用新型所提出的废旧电池资源化回收利用***能够通过简单切换,满足多种类废旧电池材料的资源化回收处理,采用本技术方案至少能够实现废旧锂电池、回收极片或报废极片以及干电池中金属及正负极活性物质的有效分离,相对于现有的电池回收处理技术,能够显著地降低企业的回收成本,以及提高回收效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力电池回收处理技术领域,具体来说,涉及一种废旧电池的资源化回收利用***。
背景技术
废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液,如果随意丢弃,会对土地、水源等造成严重的伤害。废旧电池的回收再利用,一来可以防止污染,二来可以对其中有用的成分进行再利用,节约资源。
废旧电池的种类很多,如锂离子电池、干电池、镍氢电池等等,不同类型的电池其内部结构不同,构成电池的材料也不相同,例如锂离子电池一般包括外壳、正极、负极、隔膜、有机电解液,其中正极材料包括正极金属片和附着于正极金属片上的活性物质,该活性物质一般为锰酸锂、钴酸锂或者镍钴锰酸锂材料;负极材料包括负极金属片和附着于负极金属片上的负极活性物质,该负极活性物质一般为石墨或近似石墨结构的碳。干电池一般包括外壳材料、正极材料、负极材料和电解质,其中正极材料为锰、石墨棒等。负极材料为锌片等。针对不同种类的废旧电池,一般是采用先分类收集,再分类进行处理的方式来进行回收利用。
中国专利CN201310001960.5公开了一种从废弃锂离子电池中资源化综合回收有价金属的方法,先对废弃锂离子电池进行放电风干破碎,然后通过重力分选得到含金属外壳的电芯。对电芯进行破碎磁选分离出钢壳碎片,并将其余电芯碎末进行筛分,得到筛上物:金属碎片、塑料、隔膜以及筛下物:正负极材料、集流体等。对筛上物进行重选回收隔膜材料,再进行涡流分选回收铜和铝,筛下物清洗后筛分,再次收集一部分铝,筛下物采用硫酸和过氧化氢浸出以及选择性吸附的方式,分离石墨原料以及锂和镍钴锰。
中国专利CN201110357507.9公开了一种锌锰废旧干电池产业化回收的方法,包括(1)电池一级撕碎和二级撕碎;(2)烘干、筛选,回收部分黑色碳粉末,磁选回收铁质金属;(3)电池破碎碎片三级破碎;(4)筛选回收剩余黑色粉末,风选分离塑料和锌等金属粉末。
对于从事废旧电池回收处理的企业,设置多条回收处理线来处理不同类型的废旧电池需要投入较多的场地、设备、人力等生产成本,限制了废旧电池回收产业的发展。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可以使用多种产品的废旧电池生产线,在保证回收效率的同时,还可减少企业投入成本。
本实用新型的技术方案可以通过以下技术措施来实现:
一种废旧电池的资源化回收利用***,包括依次相连并进行物料传输的:
电芯上料装置、
用于进行电芯放电的放电装置、
用于清洗放完电的电芯的清洗装置、
用于对清洗后的电芯进行烘干的第一烘干装置、
用于对烘干后的电芯进行切割的破切装置、
用于对原料进行高温处理以除去有机物的热解装置、
用于对热解后的原料进行破碎和水洗筛分以分离正负极活性物质和极片金属混合物的破碎筛分***、以及
用于对破碎筛分所得筛上物中的铜铁铝进行分选的金属分选装置。
优选地,所述热解装置的入口端还连接有用于对废旧极片进行初步破碎的极片剪切机,所述极片剪切机连接有用于向所述极片剪切机供料的极片上料装置。
优选地,所述破碎筛分***的入口端还连接有干电池上料装置。
优选地,所述破碎筛分***的入口端和出口端分别为破碎装置和水洗筛分装置,且所述破碎筛分***包括串联的至少两级破碎装置和至少两级水洗筛分装置。
优选地,所述第一烘干装置的出口端连接有第一接料斗,所述第一接料斗的出口端与所述破切装置的入口端通过上下料机器人连接。
优选地,所述破切装置的出料口处设置有两个刀口相对的切割刀,所述刀口与电芯的运动方向平行。
优选地,所述破碎筛分***的筛下物出口连接浆料暂存槽,且所述浆料暂存槽通过吸液管道连接有压滤装置。
优选地,所述放电装置包括放电槽和在所述放电槽中运动的电芯传输轨道,所述电芯传输轨道的入口端连接所述电芯上料装置,出口端连接所述清洗装置。
优选地,所述破碎筛分***的出口端与金属分选装置之间连接有第二烘干装置和振动筛。
优选地,所述分选装置包括磁选装置和与所述磁选装置相连的涡电流分选机,所述磁选装置的磁性料出口连接铁料存储装置,非磁性料出口连接涡电流分选机。
优选地,所述破碎筛分***包括第一破碎装置、第二破碎装置、第三破碎装置、第四破碎装置、第一水洗振动筛和第二水洗振动筛。所述第一破碎装置的入口端连接热解装置的出口端,所述第四破碎装置的入口端连接干电池上料装置,所述第二水洗振动筛的筛上物出口端连接第二烘干装置,筛下物出口端连接压滤装置。
优选地,当所述第三破碎装置为湿式破碎装置时,所述破碎筛分***的连接方式为从前往后:第一破碎装置、第二破碎装置、第一水洗振动筛、第三破碎装置、第二水洗振动筛,同时第四破碎装置连接第一水洗振动筛。
优选地,当所述三级破碎均为干式破碎时,所述破碎筛分***的连接方式为从前往后:第一破碎装置、第二破碎装置、第三破碎装置、第一水洗振动筛、第二水洗振动筛,同时第四破碎装置连接第三破碎装置。
优选地,所述多级湿式破碎和水洗筛分所采用的溶剂均为水。
相对于现有技术,本实用新型所提出的废旧电池资源化回收利用***能够通过简单切换,满足多种类废旧电池材料的资源化回收处理,采用本技术方案至少能够实现废旧锂电池、回收极片或报废极片以及干电池中金属及正负极活性物质的有效分离,相对于现有的电池回收处理技术,能够显著地降低企业的回收成本,以及提高回收效率。
附图说明
利用附图对本实用新型作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
图1是本实用新型废旧电池的资源化回收利用***实施例1的结构示意图。
图中的附图标注为:
001,电芯上料装置;002,放电装置;003,清洗装置;004,第一烘干装置;005,破切装置;006,热解装置;007,压滤装置;008,第二烘干装置;009,振动筛;010,第一破碎装置;011,第二破碎装置;012,第一接料斗;013,浆料暂存槽;014,第三破碎装置;015,第四破碎装置;016,第一水洗振动筛;017,第二水洗振动筛;018,干电池上料装置;019,磁选装置;020,涡电流分选机;021,刀口;022,上下料机器人;023,极片剪切机;024,极片上料装置;025,物料传输装置;026,吸液管道;027,铁料存储装置;028,铝料存储装置;029,铜料存储装置。
具体实施方式
为使本实用新型更加容易理解,下面将进一步阐述本实用新型的具体实施例。
实施例1
一种废旧电池的资源化回收利用***,包括依次相连并进行物料传输的:
电芯上料装置001、放电装置002、清洗装置003、第一烘干装置004、破切装置005、热解装置006、破碎筛分***、第二烘干装置008、振动筛009、金属分选装置。
所述热解装置006设置有破切物料入口端和极片物料入口端,所述破切物料入口端与破切装置005的出口端之间通过物料传输装置025相连,所述的极片物料入口端通过物料传输装置025依次连接极片剪切机023和极片上料装置024。
所述破碎筛分***包括湿式的第一破碎装置010、湿式的第二破碎装置011、湿式的第三破碎装置014、干式的第四破碎装置015、第一水洗振动筛016和第二水洗振动筛017。所述第一破碎装置010、第二破碎装置011、第一水洗振动筛016、第三破碎装置014、第二水洗振动筛017依次通过物料传输装置025串联,所述第二破碎装置011与第一水洗振动筛016之间的物料传输装置025还连接第四破碎装置015的出口端。所述第一破碎装置010的入口端通过物料传输装置025连接热解装置006的出口端,所述第四破碎装置015的入口端通过物料传输装置025连接干电池上料装置018,所述第二水洗振动筛017的筛上物出口端连接第二烘干装置008,筛下物出口端连接压滤装置007。
所述第一烘干装置004的出口端连接有第一接料斗012,所述第一接料斗012的出口端与所述破切装置005的入口端通过上下料机器人022连接。
所述破切装置005的出料口处设置有两个刀口相对的切割刀021,所述刀口与电芯的运动方向平行。
所述第一水洗振动筛016和第二水洗振动筛017的筛下物出口均连接浆料暂存槽013,所述浆料暂存槽013通过吸液管道026连接压滤装置007。
所述放电装置002包括放电槽和在所述放电槽中运动的电芯传输轨道,所述电芯传输轨道的入口端连接所述电芯上料装置001,出口端连接所述清洗装置003。
所述分选装置包括磁选装置019和与所述磁选装置019相连的涡电流分选机020,所述磁选装置019的磁性料出口连接铁料存储装置027,非磁性料出口连接涡电流分选机020,所述涡电流分选机020设置有配套的铝料存储装置028和铜料存储装置029。
所述多级湿式破碎和水洗筛分所采用的溶剂均为水。
实施例2
所述破碎筛分***包括干式的第一破碎装置010、干式的第二破碎装置011、干式的第三破碎装置014、干式的第四破碎装置015、第一水洗振动筛016和第二水洗振动筛017。所述第一破碎装置010、第二破碎装置011、第三破碎装置014、第一水洗振动筛016、第二水洗振动筛017依次通过物料传输装置025串联,所述第二破碎装置011与第一水洗振动筛016之间的物料传输装置025还连接第四破碎装置015的出口端。所述第一破碎装置010的入口端通过物料传输装置025连接热解装置006的出口端,所述第四破碎装置015的入口端通过物料传输装置025连接干电池上料装置018,所述第二水洗振动筛017的筛上物出口端连接第二烘干装置008,筛下物出口端连接压滤装置007。
在具体生产过程中,采用上述回收利用***进行锂电池电芯的资源化回收过程如下:
将动力电池拆解得到的电芯通过电芯上料装置001送入放电装置002的盐水槽中,浸泡10小时,以充分放电。将经过放电处理的电芯依次通过清洗装置003和烘干装置,以除去电芯夹带的盐水,并烘干。经过清洗干燥的电芯由物料传输装置025送往第一接料斗012,并由上下料机器人022送入破切装置005,破切装置005的出口处设置有上下两个相对的刀口021,当电芯沿轴向方向通过该出口时,上下刀口021将电芯沿纵向各切一刀,使电芯的外壳剖开,内部隔膜暴露。将经过破切的电芯送入热解装置006,热解装置006内部带翻转机构,且保持500~600℃高温,使电池受热均匀,高温处理使电芯内部隔膜以及有机粘结剂等分解,得到包括金属极片和正负极无机活性物质的锂电池电芯废料。将所得锂电池电芯废料通过破碎筛分***进行破碎和筛分,所述破碎筛分***包括依次串联的第一破碎装置010、湿式第二破碎装置011、第一水洗振动筛016、湿式第三破碎装置014以及第二水洗振动筛017,湿式第三破碎装置014最终得到直径约1~2cm的极片金属混合物和包含正负极活性物质的浆料,第一水洗振动筛016和第二水洗振动筛017筛分所得筛下物浆料均储存于浆料暂存槽013内,两浆料暂存槽013内的浆料通过吸液管道026送往压滤装置007,压滤得到滤饼,便于运输储存以进行进一步地回收处理。第二水洗振动筛017筛上物极片金属混合物经第二烘干装置008烘干,再通过干式振动筛009再次回收一部分未完全分离的正负极粉料,最终得到分离较为完全的极片金属混合物,所述极片金属混合物依次通过磁选装置019和涡电流分选机020,磁选分离出铁料经由物料传输装置送往铁料存储装置027,涡电流分选得到的铝料和铜料分别存储于铝料存储装置028和铜料存储装置029。
还可以利用上述设备进行正负极片的资源化回收:
拆解回收或者生产过程中报废等废旧正负极片等由于体积较大,先通过极片剪切机023进行初步破碎,剪切作用一方面使大块的极片减小体积,另一方面也使极片中夹杂的正负极活性物质得到初步的分离,剪切之后的极片废料送入热解装置006,然后通过和锂电池电芯资源化回收同样的工艺条件和设备,分离得到正负极活性物质滤饼和金属回收料。
还可以采用上述设备进行干电池的资源化回收:
将废旧干电池通过干电池上料装置018送往第四破碎装置015,第四破碎装置015通过物料传输装置025连接第一水洗振动筛016,并按照同锂电池电芯及正负极片资源化回收的工艺和条件进行接下来的回收处理,最终得到正负极活性物质滤饼和金属回收料。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,包括依次相连并进行物料传输的:
电芯上料装置、
用于进行电芯放电的放电装置、
用于清洗放完电的电芯的清洗装置、
用于对清洗后的电芯进行烘干的第一烘干装置、
用于对烘干后的电芯进行切割的破切装置、
用于对原料进行高温处理以除去有机物的热解装置、
用于对热解后的原料进行破碎和水洗筛分以分离正负极活性物质和极片金属混合物的破碎筛分***、以及
用于对破碎筛分所得筛上物中的铜铁铝进行分选的金属分选装置。
2.如权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述热解装置的入口端还连接有用于对废旧极片进行初步破碎的极片剪切机,所述极片剪切机连接有用于向所述极片剪切机供料的极片上料装置。
3.如权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述破碎筛分***的入口端还连接有干电池上料装置。
4.根据权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述破碎筛分***的入口端和出口端分别为破碎装置和水洗筛分装置,且所述破碎筛分***包括至少两级破碎装置和至少两级水洗筛分装置。
5.根据权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述第一烘干装置的出口端连接有第一接料斗,所述第一接料斗的出口端与所述破切装置的入口端通过上下料机器人连接。
6.根据权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述破切装置的出料口处设置有两个刀口相对的切割刀,所述刀口与电芯的运动方向平行。
7.根据权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述破碎筛分***的筛下物出口连接浆料暂存槽,且所述浆料暂存槽通过吸液管道连接有压滤装置。
8.如权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述放电装置包括放电槽和在所述放电槽中运动的电芯传输轨道,所述电芯传输轨道的入口端连接所述电芯上料装置,出口端连接所述清洗装置。
9.如权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述破碎筛分***的出口端与金属分选装置之间连接有第二烘干装置和振动筛。
10.如权利要求1所述的废旧电池的资源化回收利用***,其特征在于,所述分选装置包括磁选装置和与所述磁选装置相连的涡电流分选机,所述磁选装置的磁性料出口连接铁料存储装置,非磁性料出口连接所述涡电流分选机。
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