一种循环惰性气体保护下的风选工艺及装备的制作方法

1.本发明涉及废旧锂离子电池的再生利用，特别涉及一种循环惰性气体保护下的风选工艺及装备。


背景技术：

2.在锂电池回收领域，现有技术均是先将锂电池破碎，然后直接热解或低温挥发，解决电解液的安全环保问题后，再通过风力分选的将锂电池中的外壳、正负极片、隔膜等组分进行分选，分类回收，以确保风选过程的安全性。但是锂电池破碎后，体积将膨胀10-20倍，这就导致热解或低温挥发炉的体积十分庞大，装机功率高，能耗大，生产成本高。若先进行分选，再进行热解或低温挥发，则破碎物料中的电解液为易燃易爆有机物，且极易挥发，燃点低，与空气混合后有燃爆风险。


技术实现要素：

3.针对现有的风选系统不适合处理含电解液的破碎料问题，同时又为了实现后端低温挥发或高温热解减量化的目的，本发明提供一种循环惰性气体保护下的风选工艺及装备，在安全的前提下将废旧锂电池破碎料中隔膜、正负极片、外壳桩头分离开来，分别处理，大大降低了后续处理时设备的总装机功率、设备体积、运行成本，提高了回收效率。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
5.一种循环惰性气体保护下的风选工艺，在安全的前提下通过一次风选将废旧锂电池破碎料中隔膜、正负极片与重物料外壳桩头分离开来，然后再通过二次风选将隔膜与正负极片分离开来。
6.进一步地，具体包括以下步骤：
7.(1)含电解液的废旧锂电池破碎料通过斗提机提升进入风选机i中进行风选，在惰性气体保护的环境下风选，将破碎料中的轻物料隔膜、正负极片吹向风道上方出口，再通过旋风集料器将惰性气体与隔膜、正负极片分离；惰性气体经过有机溶剂喷淋塔喷淋后返回风选机，隔膜、正负极片直接进入风选机ii；重物料外壳、桩头由风道下方出口排出，重物料经过清洗后再通过螺旋带出收集；
8.(2)隔膜、正负极片进入风选机ii进行风选，在惰性气体保护的环境下风选，将隔膜、正负极片中最轻的隔膜吹向风道上方出口，再通过旋风集料器将惰性气体与隔膜分离；隔膜通过风道上方的排料口排出，经过清洗后再通过螺旋带出收集；惰性气体经过有机溶剂喷淋塔喷淋后返回风选机；其中较重的正负极片通过风道下方出料口排出收集，进入后续处理工序；
9.(3)含有电解液的惰性气体通过有机溶剂喷淋塔喷淋，吸附惰性气体中的电解液气体，然后返回风选机循环使用。
10.进一步地，步骤(1)、(2)中，风选机i和风选机ii采用循环风，大大减少惰性气体消耗量。
11.进一步地，步骤(1)、(2)中，风选机i和风选机ii的进口采用六分阀密封，出口采用水密封，防止空气进入，同时出口水密封还可起到清洗物料的作用。
12.进一步地，步骤(1)中，风选机i的风速控制在18-25m/s，步骤(2)中，风选机ii的风速控制在5-10m/s。
13.进一步地，斗提机、风选机i、风选机ii内设有氧气含量检测仪，控制其内氧含量在5％以下，当所述氧含量高于5％时，会发出声光报警，并自动补充惰性气体。
14.进一步地，所述的惰性气体包括氮气、二氧化碳和氩气。
15.上述工艺采用的装备，包括斗提机、风选机i、风选机ii和有机溶剂喷淋塔，所述的斗提机出料口与风选机i进料口连接，风选机i风道上出料口与风选机ii进料口相连，风选机i风道下出料口与水密封装置i相连，风选机ii风道上出料口与水密封装置ii相连，风选机ii风道下出料口与后端工序相连。
16.相对现有技术，本发明的有益效果在于：
17.(1)先进行分选，将需要进行热解的物料减量化。先将隔膜、外壳分选出来，需要热解的物料重量能够减少27％以上，体积能够减少40％以上。
18.(2)先进行分选，大大减少后端热解炉的体积，降低装机功率。通过减量化后，热解炉的体积能够减少35％以上，装机功率能够减少33％以上，设备重量能够减少20％以上。例如原有1万t/a的生产线需要的热解炉尺寸为内径2m，加热段9m，冷却段4.5m，装机功率需要900kw。若先进行分选，热解炉尺寸为内径1.6m，加热段9m，冷却段4.5m，装机功率600kw，就能生产线的需求。
19.(3)先进行分选，可降低设备成本和生产成本。同样产能设备重量可减少20％以上，设备成本可降低20％以上，生产成本可降低30％以上。
附图说明
20.图1为本发明的装备示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
22.如图1所述，本发明所采用的装备，包括斗提机1、风选机i 2、风选机ii 3和有机溶剂喷淋塔4，所述的斗提机1出料口5与风选机i进料口6连接，风选机i风道上出料口7与风选机ii进料口8相连，风选机i风道下出料口9与水密封装置i10相连，风选机ii风道上出料口11与水密封装置ii 12相连，风选机ii风道下出料口13与后端工序相连。
23.实施例1
24.依次开启所有设备，待惰性气体缓冲罐上的氧含量检测仪显示在5％以下时，开始投料。
25.含电解液的破碎料，通过斗提机1将物料提升至风选机i 2中进行风选，先废旧锂电池破碎料中较轻的正负极片和隔膜选出。废旧锂电池破碎料由风选机i进料口6进入风选机，经进料关风机进入风选通道，较轻的正负极片和隔膜在惰性气体气流的作用向上移动，经管道进入旋风集料器中，隔膜和正负极片在旋风集料器中落入底部，被出料关风机排出，由风选机i风道上出料口7排出，直接进入风选机ii 3继续处理；剩余物料落入风选通道的
底部14，经出料关风机，由风选机i风道下出料口9排出，落入水密封装置i10。外壳柱头等物料直接落入水中清洗，然后通过螺旋i15带出，再在螺旋i15顶端喷淋少量水清洗。
26.进入风选机ii 3的物料，在风选机ii 3中，废旧锂电池破碎料中第二最轻的正负极片隔膜与最较重的外壳、桩头正负极片被再次分离，分别处理。隔膜和正负极片去除隔膜后废旧锂电池破碎料由风选机ii进料口8进入，再经进料关风机落入风选通道中，在惰性气体气流的作用下，较最轻的正负极片隔膜向上移动，经管道进入旋风集料器中，隔膜在旋风集料器中落入底部，被出料关风机排出，由风选机ii风道上出料口11收集，待另行处理；剩下正负极片落入风选通道的底部，经出料关风机排出，由风选机ii风道下出料口13收集，待另行处理。出风选机ii风道上出料口11通过水密封装置ii 12进行水密封，隔膜直接落入水中清洗，然后通过螺旋ii 16带出，再在螺旋ii 16顶端喷淋少量水清洗。
27.在由风选机i 2、有机溶剂喷淋塔4、循环风机以及附属管道组成的回路中，惰性气体气流由风选通道的底部14进入，在风选通道内部形成风速为xm/s的上升气流用以吹起隔膜和正负极片，气流在旋风集料器中与隔膜、正负极片分离，在旋风集料器的顶部吹出，经管道进入有机溶剂喷淋塔4底部，有机溶剂喷淋塔4内的有机溶剂喷淋液将气流中的电解液吸收后，干净的惰性气体气流由塔顶流出，经管道进入惰性气体缓冲罐，再由循环风机送出至风选通道的底部完成循环。
28.在由风选机ii 3、有机溶剂喷淋塔4、循环风机以及附属管道组成的回路中，惰性气体气流由风选通道的底部进入，在风选通道内部形成风速为ym/s的上升气流用以吹起正负极片，气流在旋风集料器中与隔膜分离，在旋风集料器的顶部吹出，经管道进入有机溶剂喷淋塔4底部，喷淋塔内的有机溶剂喷淋液将气流中的电解液吸收后，干净的惰性气体气流由塔顶流出，经管道进入惰性气体缓冲罐，再由循环风机送出至风选通道的底部完成循环。
29.本发明主要目的是安全地将废旧锂电池破碎料中隔膜、正负极片、外壳桩头分离开来，分别处理，大大降低了后续处理时设备的总装机功率、设备体积、运行成本，提高了回收效率。在已建成的某公司b车间的年产2000吨试验线的数据显示，总装机功率降低33％，设备重量降低20％，运行成本节约30％。