1.本發(fā)明涉及一種廢舊鋰電池的處理方法，具體涉及一種廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法。

背景技術(shù)：

2.動(dòng)力鋰電池回收目前正處于快速發(fā)展的階段，2020年中國(guó)市場(chǎng)鋰離子電池理論回收量達(dá)到47.8萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2025年中國(guó)鋰離子電池理論回收量將達(dá)到98.8萬(wàn)噸，增長(zhǎng)速度明顯加快。目前較為成熟的鋰電池回收大都采用人工拆解和摩擦打散的工藝，該方法存在回收率低，產(chǎn)品品位低，環(huán)境污染嚴(yán)重，且存在燃爆的安全風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.針對(duì)上述現(xiàn)有廢舊鋰電池回收技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單、高效、安全、環(huán)保的廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)銅箔、鋁箔、極粉、外殼等有價(jià)組分的高效回收，同時(shí)極粉的回收率高、品位高，且環(huán)境污染小。

4.本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

5.一種廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，包括以下步驟：

6.(1)廢舊鋰電池通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)均勻給料，然后通過(guò)上料皮帶運(yùn)輸至破碎機(jī)內(nèi)；

7.(2)將廢舊鋰電池置于保護(hù)氣氛及密封絕氧條件下進(jìn)行帶電破碎，同時(shí)破碎過(guò)程中釋放出來(lái)的電解液氣體通過(guò)尾氣處理系統(tǒng)處理后，達(dá)標(biāo)排放；

8.(3)將廢舊鋰電池破碎產(chǎn)物置于保護(hù)氣氛下絕氧熱解鋰電池內(nèi)的有機(jī)物(電解液、隔膜、粘黏劑等)，熱解產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過(guò)尾氣處理系統(tǒng)處理后，達(dá)標(biāo)排放；

9.(4)將廢舊鋰電池?zé)峤猱a(chǎn)物通過(guò)篩分，將熱解過(guò)程中脫落的極粉預(yù)先篩分，篩上物料為銅鋁箔集流體和外殼，篩下物料為極粉；

10.(5)將步驟(4)所得篩上物料通過(guò)風(fēng)選分離，得到包括銅箔、鋁箔在內(nèi)的輕物料，以及包括外殼、柱頭在內(nèi)的重物料；

11.(6)將步驟(5)所得重物料通過(guò)振篩去除表面粉料后，在通過(guò)磁選分選出鐵外殼；

12.(7)將步驟(5)所得輕物料通過(guò)氣流剝離機(jī)，將銅鋁箔表面粘附的極粉剝離，然后通過(guò)氣流分選，得到極粉和銅鋁箔；

13.(8)將步驟(7)所得銅鋁箔通過(guò)色選機(jī)進(jìn)行分離，分別得到銅箔、鋁箔；

14.(9)將步驟(2)、(3)破碎過(guò)程產(chǎn)生的電解液氣體以及熱解過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過(guò)焚燒、急冷、水洗、堿洗處理后，達(dá)標(biāo)排放。

15.進(jìn)一步地，步驟(2)中，帶電破碎過(guò)程中，在破碎機(jī)的腔體內(nèi)通入惰性氣體(如氮?dú)狻⒍趸嫉?，并保持腔體密閉；本發(fā)明在無(wú)需徹底放電的條件下，可以實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池的直接破碎，破碎過(guò)程采用一次剪切破碎，使電池中外殼、隔膜、銅箔、鋁箔充分分離，便于后續(xù)有用組分的分離回收；破碎后物料呈片狀，物料粒度為15-40mm。

16.進(jìn)一步地，步驟(3)中，熱解過(guò)程在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，熱解爐內(nèi)氧含量低于5％，熱

解溫度為400-600℃，熱解時(shí)間為0.5-2h。熱解設(shè)備采用多膛爐、回轉(zhuǎn)爐或帶式爐等，加熱方式采用電磁加熱、電阻絲加熱，或者以天然氣、重油、液化氣或生物質(zhì)燃料作為燃料。

17.進(jìn)一步地，步驟(5)中，風(fēng)選機(jī)采用循環(huán)風(fēng)，減少風(fēng)選過(guò)程粉塵，風(fēng)選風(fēng)速為10-25m/s。

18.進(jìn)一步地，步驟(7)中，氣流剝離機(jī)能夠在不破碎銅鋁箔的同時(shí)，將銅鋁箔表面的極粉剝離下來(lái)。

19.進(jìn)一步地，步驟(9)中，焚燒的溫度為850-1200℃，時(shí)間為2-3s；急冷后尾氣溫度控制在200℃以下；急冷后尾氣通過(guò)兩級(jí)水洗、一級(jí)堿洗凈化處理，堿洗采用氫氧化鈉溶液做為洗液。

20.相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

21.(1)采用帶電破碎工藝，減少放電工序，縮短工藝流程，避免放電工序?qū)λ奈廴締?wèn)題。而且廢舊鋰電池只經(jīng)過(guò)一次破碎，破碎后的物料為大片狀料，減少極粉中銅鋁含量，提高極粉品位。

22.(2)通過(guò)熱解技術(shù)將pvdf等粘黏劑熱解，使得極粉更容易剝離，提高極粉回收率，極粉回收率達(dá)到96％以上。

23.(3)采用氣動(dòng)力剝離技術(shù)剝離正負(fù)極粉，該技術(shù)剝離極粉時(shí)，不需要將銅鋁箔打碎，減少極粉中銅鋁箔的摻雜，提高極粉品位，使極粉品位達(dá)到97％以上。

24.(4)采用色選工藝對(duì)銅鋁箔進(jìn)行分選，銅鋁分選效率高，分選率達(dá)99％以上。

25.(5)本工藝具有流程簡(jiǎn)單，適用范圍廣，回收率高，對(duì)環(huán)境污染少的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

26.圖1為本發(fā)明的工藝流程框圖。

具體實(shí)施方式

27.下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。

28.實(shí)施例1

29.(1)廢舊鋰電池單體通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)均勻給料，然后通過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)將電池單體運(yùn)輸至破碎機(jī)。

30.(2)采用帶電破碎技術(shù)，將軟包三元鋰電池進(jìn)行一次剪切破碎，破碎在密閉和氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下進(jìn)行。破碎后物料粒度20-30mm，破碎過(guò)程揮發(fā)的電解液氣體收集后通過(guò)尾氣處理系統(tǒng)凈化處理。

31.(3)破碎后的物料直接進(jìn)行熱解，在密閉、氮?dú)獗Ｗo(hù)，溫度550℃的條件下進(jìn)行熱解，熱解時(shí)間1h。將破碎料中的隔膜、電解液、粘黏劑等有機(jī)物熱分解，分解產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過(guò)尾氣處理系統(tǒng)凈化處理。

32.(4)熱解后的物料通過(guò)振動(dòng)篩將以脫落的極粉預(yù)先篩分，篩網(wǎng)孔徑80目，篩上物料通過(guò)立式風(fēng)選機(jī)進(jìn)行分選，將篩上物料中的銅鋁箔分選出來(lái)。風(fēng)選后的重物料為外殼、柱頭等。

33.(5)風(fēng)選出來(lái)的銅鋁箔通過(guò)氣流粉碎剝離機(jī)將銅鋁箔表面粘附的極粉剝離下來(lái)，剝離的同時(shí)不將銅鋁箔打碎。剝離后的銅鋁箔和極粉通過(guò)分級(jí)機(jī)進(jìn)行分離。

34.(6)剝離后的銅鋁箔通過(guò)色選進(jìn)行分離，得到高純度的銅箔和鋁箔。

35.(7)破碎過(guò)程揮發(fā)的電解液氣體和高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的熱解廢氣通過(guò)高溫焚燒+急冷+水洗+堿洗等工序處理后，達(dá)標(biāo)排放。焚燒溫度850-1200℃，焚燒時(shí)間1-3秒。急冷后廢氣溫度控制在200℃以下，堿洗采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的氫氧化鈉濃度進(jìn)行噴淋。

36.(8)整個(gè)回收過(guò)程銅的回收率為96％，品位為99％；鋁的回收率為96％，品位為99％；外殼及柱頭的回收率為96％，品位為99％；極粉的回收率為96％，品位為98％。

37.實(shí)施例2

38.使用實(shí)施例1中的設(shè)備和工藝處理廢舊磷酸鐵鋰電池，通過(guò)帶電破碎、高溫?zé)峤?、篩分分選、極粉剝離、銅鋁分選等工藝處理后，回收外殼、銅箔、鋁箔、極粉。各物料的回收率均達(dá)到96％，極粉品位為98％，其他物料品位為99％。

39.實(shí)施例3

40.使用實(shí)施例1中的設(shè)備和工藝處理廢舊18650電池，通過(guò)帶電破碎、高溫?zé)峤?、篩分分選、極粉剝離、銅鋁分選等工藝處理后，回收外殼、銅箔、鋁箔、極粉。各物料的回收率均達(dá)到96％，極粉品位為98％，其他物料品位為99％。

技術(shù)特征：

1.一種廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)廢舊鋰電池通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)均勻給料，然后通過(guò)上料皮帶運(yùn)輸至破碎機(jī)內(nèi)；(2)將廢舊鋰電池置于保護(hù)氣氛及密封絕氧條件下進(jìn)行帶電破碎，同時(shí)破碎過(guò)程中釋放出來(lái)的電解液氣體通過(guò)尾氣處理系統(tǒng)處理后，達(dá)標(biāo)排放；(3)將廢舊鋰電池破碎產(chǎn)物置于保護(hù)氣氛下絕氧熱解鋰電池內(nèi)的有機(jī)物(電解液、隔膜、粘黏劑等)，熱解產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過(guò)尾氣處理系統(tǒng)處理后，達(dá)標(biāo)排放；(4)將廢舊鋰電池?zé)峤猱a(chǎn)物通過(guò)篩分，將熱解過(guò)程中脫落的極粉預(yù)先篩分，篩上物料為銅鋁箔集流體和外殼，篩下物料為極粉；(5)將步驟(4)所得篩上物料通過(guò)風(fēng)選分離，得到包括銅箔、鋁箔在內(nèi)的輕物料，以及包括外殼、柱頭在內(nèi)的重物料；(6)將步驟(5)所得重物料通過(guò)振篩去除表面粉料后，在通過(guò)磁選分選出鐵外殼；(7)將步驟(5)所得輕物料通過(guò)氣流剝離機(jī)，將銅鋁箔表面粘附的極粉剝離，然后通過(guò)氣流分選，得到極粉和銅鋁箔；(8)將步驟(7)所得銅鋁箔通過(guò)色選機(jī)進(jìn)行分離，分別得到銅箔、鋁箔；(9)將步驟(2)、(3)破碎過(guò)程產(chǎn)生的電解液氣體以及熱解過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通過(guò)焚燒、急冷、水洗、堿洗處理后，達(dá)標(biāo)排放。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，其特征在于，步驟(2)中，帶電破碎過(guò)程中，在破碎機(jī)的腔體內(nèi)通入惰性氣體，并保持腔體密閉；本發(fā)明在無(wú)需徹底放電的條件下，可以實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池的直接破碎，破碎過(guò)程采用一次剪切破碎，使電池中外殼、隔膜、銅箔、鋁箔充分分離，便于后續(xù)有用組分的分離回收；破碎后物料呈片狀，物料粒度為15-40mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，其特征在于，步驟(3)中，熱解過(guò)程在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，熱解爐內(nèi)氧含量低于5％，熱解溫度為400-600℃，熱解時(shí)間為0.5-2h；熱解設(shè)備采用多膛爐、回轉(zhuǎn)爐或帶式爐，加熱方式采用電磁加熱、電阻絲加熱，或者以天然氣、重油、液化氣或生物質(zhì)燃料作為燃料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，其特征在于，步驟(5)中，風(fēng)選機(jī)采用循環(huán)風(fēng)，風(fēng)選風(fēng)速為10-25m/s。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，其特征在于，步驟(7)中，氣流剝離機(jī)能夠在不破碎銅鋁箔的同時(shí)，將銅鋁箔表面的極粉剝離下來(lái)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法，其特征在于，步驟(9)中，焚燒的溫度為850-1200℃，時(shí)間為2-3s；急冷后尾氣溫度控制在200℃以下；急冷后尾氣通過(guò)兩級(jí)水洗、一級(jí)堿洗凈化處理，堿洗采用氫氧化鈉溶液做為洗液。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種廢舊鋰電池高溫?zé)峤饧皻鈩?dòng)力剝離分選的方法。本發(fā)明將廢舊鋰電池帶電破碎，然后通過(guò)熱解工藝處理電解液、隔膜、粘黏劑等有機(jī)物，再采用多組份篩分風(fēng)選機(jī)分選出輕物料和重物料，從重物料中回收外殼、樁頭等。輕物料通過(guò)氣動(dòng)力剝離機(jī)分離出極粉，剩下的物料通過(guò)色選分離出銅箔、鋁箔。熱解產(chǎn)生的廢氣通過(guò)高溫焚燒、急冷、水洗、堿洗等工序處理后，達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊鋰電池中有價(jià)金屬高效回收，且具有流程短、能耗低、環(huán)境污染低、適用范圍廣的特點(diǎn)。適用范圍廣的特點(diǎn)。適用范圍廣的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：甄必波 吳光輝 劉方方 王振云

受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南江冶機(jī)電科技股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.10.31

技術(shù)公布日：2022/2/7