本發(fā)明涉及固體廢棄物處理領(lǐng)域，具體涉及一種除氟裝置、含有該除氟裝置的廢鋰電池處理系統(tǒng)及其處理方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來，報(bào)廢鋰離子電池包括報(bào)廢消費(fèi)類(3c)電池和報(bào)廢新能源汽車的動(dòng)力鋰電池，特別是報(bào)廢動(dòng)力鋰電池增長速度快，報(bào)廢量比較大。鋰離子電池對(duì)環(huán)境的危害因素主要包括重金屬和電解液。其中，重金屬為有價(jià)金屬，存在于固體電極片材料中，易于回收。

鋰離子電池專用的電解液主要由鋰鹽、溶劑和添加劑三部分組成。其中，鋰鹽占電解液的重量配比為7％-17％，溶劑占電解液的重量配比為75％-90％，添加劑占電解液的重量配比為0.5％-10％。溶劑為碳酸酯混合液，包括鏈狀碳酸酯和環(huán)狀碳酸酯，少部分功能電解液可能還含有羧酸酯，酯類溶液一般為低沸點(diǎn)的可燃液體，且具有低毒性。目前主要使用的鋰鹽是六氟磷酸鋰(lipf6)，是廢電解液中最難處理的部分。由于六氟磷酸鋰本身不穩(wěn)定，溫度過高或遇水時(shí)都比較容易分解。六氟磷酸鋰分解容易產(chǎn)生氫氟酸(hf)，氫氟酸具有毒性和強(qiáng)腐蝕性，導(dǎo)致廢棄電解液在長期儲(chǔ)存過程中存在滲露風(fēng)險(xiǎn)。如果直接排放的話，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的傷害。

目前，報(bào)廢鋰離子電池的回收工藝主要為機(jī)械粗破碎再裂解和細(xì)碎分選。在破碎過程中，電解液會(huì)泄露并揮發(fā)到空氣中，如果不進(jìn)行有效收集和處理，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。

關(guān)于報(bào)廢鋰電池電解液的處理工藝技術(shù)報(bào)道比較少，且廢棄物的收集處理效果并不理想。其中，主要的處理方法為在處理過程中負(fù)壓收集揮發(fā)的電解液，然后經(jīng)堿液噴淋和吸附含氟組分后，再經(jīng)光催化降解有機(jī)組分，最后排放。然而，在該處理過程中，電解液會(huì)帶入處理工序中的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)備各環(huán)節(jié)銜接處的密封性難以保證，易出現(xiàn)泄漏和無組織擴(kuò)散的問題。并且，堿液噴淋后的廢水中含氟量較高，后續(xù)需要頻繁更換，導(dǎo)致產(chǎn)生的廢水量較大、氟吸附不徹底。

cn111498878a公開了一種廢舊六氟磷酸鋰的資源化利用方法。其技術(shù)方案是將電池拆解，加入堿溶液，電解液中的溶劑溶于水中，然后加入二甲苯，經(jīng)過3-4級(jí)逆流萃取，得到有機(jī)相和水相，有機(jī)相經(jīng)過蒸餾得到dme，剩余的溶液然后通入二氧化碳，回調(diào)ph，使得偏鋁酸鹽轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，濾液加入硫酸調(diào)節(jié)溶液的ph，加入硫酸亞鐵和雙氧水，得到磷酸鐵濾渣和含氟濾液；濾渣加入硫酸溶解，然后將含鋰氟溶液與氟離子溶液混合，然后加入硫酸鎂，反應(yīng)得到氟化鎂沉淀，剩余的鋰溶液升高ph到堿性，加入碳酸鈉，得到粗制碳酸鋰。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)六氟磷酸鋰中氟、磷、鋰的綜合回收，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)dme有機(jī)溶劑的回收利用。

cn110783658a公開了一種退役動(dòng)力三元鋰電池回收示范工藝方法。其技術(shù)方案是將退役的鋰離子電池放電，干燥后在密封惰性氣氛容器內(nèi)進(jìn)行物理破拆，破拆后的鋰電池轉(zhuǎn)移至負(fù)壓反應(yīng)釜，通過加熱使得電解液揮發(fā)，外接冷凝裝置回收低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，將揮發(fā)后的電池廢料轉(zhuǎn)移至清洗釜，用水對(duì)電池廢料清洗，產(chǎn)生廢氣通過堿液噴淋-活性炭吸附后排放，而后釜內(nèi)混合液經(jīng)過沉降分離，對(duì)污水進(jìn)行處理排放，電池殘?jiān)?jīng)過烘干后進(jìn)行粉碎分選，分類回收鋁塑膜、鋼殼、隔膜、銅粉、鋁粉和電極材料。電極材料經(jīng)過酸浸除雜，共沉淀方法獲得鎳鈷錳酸鋰前驅(qū)體。

cn111816947a公開了一種廢鋰電池電解液無害化脫除工藝、脫除裝置及使用方法。其技術(shù)方案包括撕碎機(jī)，撕碎機(jī)的進(jìn)料口連接有上料裝置，撕碎機(jī)的出口處安裝有真空加熱/水解脫液裝置，撕碎機(jī)的頂端連接氣體過濾器，真空加熱/水解脫液裝置連接氣體過濾器，氣體過濾器的出口端連接有氣體冷凝器，氣體冷凝器連接有堿液噴淋裝置，氣體冷凝器和堿液噴淋裝置之間的管道上安裝有真空泵，堿液噴淋裝置的出氣端口連接有活性炭吸附裝置；堿液噴淋裝置上安裝有噴淋液冷凝器；將撕碎得到的大塊極片中殘留的六氟磷酸鋰、碳酸脂類有機(jī)物電解液及分解的有害氣體通過氣體冷凝器液化排除和堿液清洗吸收干凈，并將排放的空氣凈化處理；減少了廢鋰電池回收過程中的廢氣釋放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種除氟裝置、含有該除氟裝置的廢鋰電池處理系統(tǒng)及其處理方法和應(yīng)用，解決廢鋰電池破碎回收處理過程中產(chǎn)生的電解液廢氣收集率和處理效率低的問題，并能有效脫除其中含有的氟。

本發(fā)明第一方面提供了一種除氟裝置，所述裝置為中空柱狀體，所述中空柱狀體上端設(shè)置含氟液體進(jìn)口，下端設(shè)置出渣口和出液口，所述中空柱狀體的空腔中設(shè)置至少一層隔板，所述隔板上設(shè)置氟吸附劑，所述中空柱狀體側(cè)壁上在所述隔板所在位置處設(shè)置氟吸附劑更換口。

本發(fā)明提供的除氟裝置中，通過含氟液體進(jìn)口送入的含氟液體經(jīng)由隔板上的氟吸附劑對(duì)其中的氟進(jìn)行吸附，使得含氟液體中的氟能夠以沉淀的形式被脫除，并且，能夠通過氟吸附劑更換口直接更換隔板上的氟吸附劑，操作簡便且氟的脫除效率較高。

根據(jù)本發(fā)明所述的除氟裝置的一些實(shí)施方式，所述氟吸附劑選自含鈣化合物、含鎂化合物和含鋇化合物中的至少一種。優(yōu)選地，所述氟吸附劑選自含鈣堿性氧化物或氫氧化物、含鎂堿性氧化物或氫氧化物、含鋇堿性氧化物或氫氧化物中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明所述的除氟裝置的具體實(shí)施方式，所述氟吸附劑選自氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明所述的除氟裝置的一些實(shí)施方式，所述氟吸附劑的粒徑為1-10mm。

在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，氟吸附劑盛裝在耐堿布袋中，能夠有效避免氟吸附劑的顆粒粉化后再混入液體中，也方便進(jìn)行更換。優(yōu)選地，耐堿布袋的材質(zhì)為滌綸、聚丙烯等。

根據(jù)本發(fā)明所述的除氟裝置的一些實(shí)施方式，所述隔板設(shè)置1-3層。優(yōu)選地，本發(fā)明的除氟裝置中，隔板設(shè)置兩層。在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，可以根據(jù)不同的工況需求選擇設(shè)置不同層數(shù)的隔板，在每層隔板上均設(shè)置氟吸附劑。

根據(jù)本發(fā)明所述的除氟裝置的一些實(shí)施方式，在所述含氟液體進(jìn)口處設(shè)置噴淋器，用于向除氟裝置中噴灑含氟液體。

本發(fā)明第二方面提供了一種廢鋰電池處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中包括加熱單元、噴淋吸附單元和催化降解單元；

所述加熱單元包括熱風(fēng)加熱裝置、傳送裝置和負(fù)壓收集裝置，所述熱風(fēng)加熱裝置對(duì)所述傳送裝置上的廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱，所述負(fù)壓收集裝置對(duì)所述傳送裝置進(jìn)行負(fù)壓密封，所述負(fù)壓收集裝置具有廢氣入口和廢氣出口，所述廢氣入口位于所述傳送裝置上方用于收集所述廢鋰電池破碎料經(jīng)熱風(fēng)加熱后產(chǎn)生的廢氣；

所述噴淋吸附單元包括噴淋裝置、循環(huán)泵和上述的除氟裝置，所述噴淋裝置具有進(jìn)氣口、噴淋液噴灑裝置和含氟液體出口，所述進(jìn)氣口與所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口連接，所述含氟液體出口與所述的除氟裝置的含氟液體進(jìn)口經(jīng)由所述循環(huán)泵連接；

所述催化降解單元包括光催化降解裝置，所述光催化降解裝置具有除氟后廢氣入口和降解后廢氣出口，所述除氟后廢氣入口與所述除氟裝置的出液口連接。

廢鋰電池破碎料中，部分沸點(diǎn)較高的電解液以及夾雜在正負(fù)極片和隔膜之間的電解液是比較難處理的，通過熱風(fēng)加熱裝置對(duì)其進(jìn)行高溫加熱使其充分揮發(fā)，并在負(fù)壓密封條件下使得揮發(fā)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入負(fù)壓收集裝置實(shí)現(xiàn)有效收集，防止泄露，然后將揮發(fā)產(chǎn)生的廢氣送入噴淋裝置中用堿液對(duì)其進(jìn)行噴淋，堿液和廢氣充分接觸，實(shí)現(xiàn)廢氣中氟離子的吸收，使得廢氣中所含有的hf、pf6等含氟氣體全部進(jìn)入到堿液中，與堿液反應(yīng)形成含氟離子(f-)溶液，該含氟液體在含氟裝置中實(shí)現(xiàn)氟的沉淀吸附脫除，產(chǎn)生的除氟后廢氣再經(jīng)光催化降解裝置實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的凈化。

根據(jù)本發(fā)明所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)的一些實(shí)施方式，所述噴淋裝置的進(jìn)氣口和所述除氟裝置的出液口經(jīng)由所述的循環(huán)泵連接。通過該實(shí)施方式，使得除氟裝置和噴淋裝置之間經(jīng)由循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)循環(huán)，含氟液體由噴淋裝置進(jìn)入除氟裝置進(jìn)行氟的脫除，除氟裝置除氟后產(chǎn)生的低氟液體再返回至噴淋裝置中對(duì)氟進(jìn)行進(jìn)一步的接觸吸收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)連續(xù)工作。

根據(jù)本發(fā)明所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)的一些實(shí)施方式，所述系統(tǒng)還包括破碎單元，所述破碎單元包括破碎裝置，所述破碎裝置具有入料口和出料口，廢鋰電池原料經(jīng)由所述入料口送入所述破碎裝置中并通過所述出料口送入所述傳送裝置上。破碎裝置能夠?qū)U鋰電池原料進(jìn)行破碎處理，使得其內(nèi)部的電解液部分釋放出來。

根據(jù)本發(fā)明所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)的一些實(shí)施方式，所述系統(tǒng)還包括除塵單元，所述除塵單元包括除塵裝置和風(fēng)機(jī)，所述除塵裝置具有含塵廢氣入口和除塵廢氣出口，所述含塵廢氣入口與所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口連接，所述除塵廢氣出口與所述噴淋裝置的進(jìn)氣口通過所述風(fēng)機(jī)連接。除塵裝置能夠?qū)ζ扑檫^程產(chǎn)生的粉塵顆粒進(jìn)行攔截收集，該處的除塵裝置優(yōu)選為脈沖布袋。

根據(jù)本發(fā)明所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)的一些實(shí)施方式，所述系統(tǒng)還包括活性炭吸附單元，所述的活性炭吸附單元包括活性炭吸附裝置，所述活性炭吸附裝置具有降解后廢氣入口，所述降解后廢氣入口與所述光催化降解裝置的降解后廢氣出口連接?；钚蕴课窖b置能夠?qū)?jīng)光催化降解后產(chǎn)生的降解后廢氣進(jìn)行進(jìn)一步的處理，使得降解后廢氣中含有的微量的未能降解的有機(jī)廢氣能夠在活性炭吸附裝置中被吸附脫除，確保廢氣實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

本發(fā)明第三方面提供了一種根據(jù)上述的廢鋰電池處理系統(tǒng)進(jìn)行的廢鋰電池處理方法，所述方法包括以下步驟：

步驟a：啟動(dòng)所述熱風(fēng)加熱裝置對(duì)所述傳送裝置上的廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，所述廢氣經(jīng)由所述廢氣入口在所述負(fù)壓收集裝置進(jìn)行收集；

步驟b：所述廢氣經(jīng)由所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口送入所述噴淋裝置中，所述噴淋液噴灑裝置釋放的噴淋液對(duì)所述廢氣進(jìn)行吸附，得到的含氟液體經(jīng)由所述循環(huán)泵通過所述含氟液體進(jìn)口送入所述除氟裝置中進(jìn)行除氟處理，得到含氟沉淀和除氟后廢氣；

步驟c：所述除氟后廢氣經(jīng)由所述除氟后廢氣入口送入所述光催化降解裝置中進(jìn)行光催化降解處理，得到降解后廢氣。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，步驟a中，所述廢鋰電池破碎料的粒徑為2-5cm，粒徑太大或太小都容易造成電解液揮發(fā)不徹底，導(dǎo)致廢氣收集率降低。在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，破碎裝置對(duì)廢鋰電池原料進(jìn)行破碎處理得到廢鋰電池破碎料。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，所述熱風(fēng)加熱的條件包括：加熱溫度為80-120℃，加熱時(shí)間為3-8min。在該熱風(fēng)加熱條件下，能夠使得廢鋰電池破碎料中，部分沸點(diǎn)較高的電解液以及夾雜在正負(fù)極片和隔膜之間的電解液充分揮發(fā)釋放出來。其中，熱風(fēng)加熱過程的加熱溫度越高越好，但溫度太高會(huì)增加能耗，裝置運(yùn)行過程比較危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致電解液起火。加熱停留時(shí)間越長越好，一般停留5分鐘左右就能夠使電解液中的廢氣徹底揮發(fā)完全。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，所述負(fù)壓收集裝置中的負(fù)壓值為20-100pa。在該條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)揮發(fā)廢氣的充分收集，進(jìn)而提高處理效率，其中，收集率可達(dá)到99％以上，總處理效率達(dá)到98％以上。在本發(fā)明的不同實(shí)施方式中，負(fù)壓收集裝置的負(fù)壓密封的實(shí)現(xiàn)方式具體為：對(duì)破碎裝置除入料口外，對(duì)出料口等全部采用密封對(duì)接，且入料口加裝塑料垂簾，廢鋰電池破碎料的傳送裝置、分選設(shè)備等全部加裝密封防護(hù)罩，防止廢氣泄漏，對(duì)破碎裝置、分選設(shè)備等部分加裝負(fù)壓收集管道，進(jìn)一步防止內(nèi)部氣體向外擴(kuò)散。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，步驟b中，所述噴淋液為質(zhì)量濃度為2％-10％的氫氧化鈉溶液。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的具體實(shí)施方式，步驟b中，除氟處理過程中，除氟裝置中設(shè)置的氟吸附劑優(yōu)選為cao、ca(oh)2和caco3中的至少一種的顆粒物，顆粒物粒徑優(yōu)選為1-10mm，并且，將氟吸附劑盛裝在耐堿布袋中然后置于隔板上，隔板設(shè)置上下兩層，耐堿布袋在隔板上分別平鋪擺放。含氟液體經(jīng)由除氟裝置頂端的噴淋器噴灑后依次與隔板上的氟吸附劑接觸，并反應(yīng)形成氟化鈣沉淀，實(shí)現(xiàn)氟的脫除。具體的反應(yīng)過程為：

2f-+ca2+＝＝caf2↓；ca(oh)2+2hf＝＝caf2↓+2h2o

當(dāng)吸附到一定時(shí)間后，氟沉淀吸附的效果變差或是失效后，則關(guān)閉循環(huán)泵，打開氟吸附劑更換口，更換氟吸附劑。噴淋裝置中補(bǔ)充損耗的自來水和氫氧化鈉溶液，實(shí)現(xiàn)連續(xù)使用。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，步驟b中還包括：將所述除氟后廢氣經(jīng)由所述循環(huán)泵通過所述噴淋裝置的進(jìn)氣口送入所述噴淋裝置中。

本發(fā)明中，循環(huán)泵向除氟裝置中輸送含氟液體時(shí)，流量太小會(huì)導(dǎo)致吸附沉淀速度達(dá)不到，造成氟的累積，流量太大會(huì)增加能耗，對(duì)沉淀效果沒有太大的影響。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，步驟c中的光催化降解處理優(yōu)選紫外光催化降解，降解后產(chǎn)生二氧化碳和水，具體過程為：

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，在步驟a之前還包括：對(duì)廢鋰電池原料進(jìn)行破碎，得到所述廢鋰電池破碎料。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，在步驟b之前還包括：所述廢氣經(jīng)由所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口送入除塵裝置中，經(jīng)除塵處理后經(jīng)由風(fēng)機(jī)送入所述噴淋裝置中。

根據(jù)本發(fā)明所述的處理方法的一些實(shí)施方式，在步驟c之后還包括：將所述降解后廢氣送入活性炭吸附裝置中進(jìn)行吸附凈化。

本發(fā)明第四方面提供了一種上述的除氟裝置、上述的廢鋰電池處理系統(tǒng)或上述的廢鋰電池處理方法在廢鋰電池處理中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的除氟裝置能夠?qū)崿F(xiàn)氟的有效脫除，操作簡便，能夠直接更換氟吸附劑，在保證較高的氟脫除效率的前提下節(jié)省成本。

本發(fā)明提供的廢鋰電池處理系統(tǒng)和處理方法，通過熱風(fēng)加熱和負(fù)壓密封收集，使得電解液中的電解質(zhì)和溶劑能夠充分揮發(fā)并有效收集，避免泄露，進(jìn)而提升處理效率，其中，電解液總收集率為99％以上，總處理率為98％以上。

并且，本發(fā)明的廢鋰電池處理系統(tǒng)中，通過噴淋裝置和除氟裝置之間設(shè)置循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)噴淋和除氟處理，含氟液體在經(jīng)除氟裝置進(jìn)行除氟處理后產(chǎn)生的低氟堿液再回送至噴淋裝置中進(jìn)行循環(huán)處理，實(shí)現(xiàn)噴淋吸附堿液的連續(xù)循環(huán)使用，且不會(huì)產(chǎn)生含氟廢水，對(duì)環(huán)境更加友好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的除氟裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的廢鋰電池處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的廢鋰電池處理方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

100、上料傳送裝置；

200、破碎裝置；

310、熱風(fēng)加熱裝置，320、傳送裝置，330、負(fù)壓收集裝置；

410、殘?jiān)扑檠b置，420、殘?jiān)鼈魉脱b置；

510、除塵裝置，520、風(fēng)機(jī)；

610、噴淋裝置，620、循環(huán)泵，630、除氟裝置，631、含氟液體進(jìn)口，632、出渣口，633、出液口，634、氟吸附劑更換口，635、隔板；

710、干燥裝置，720、光催化降解裝置，730、引風(fēng)機(jī)；

800、廢氣排放裝置。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更加容易理解，下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，這些實(shí)施例僅起說明性作用，并不局限于本發(fā)明的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明的測試方法如下：

(1)廢氣收集率測試方法為：以廢鋰電池電解液中一種易揮發(fā)的成分作為測試指標(biāo)，穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，對(duì)廢氣收集主管進(jìn)行取樣測試目標(biāo)成分的濃度和風(fēng)量，計(jì)算目標(biāo)成分的收集量，同時(shí)對(duì)設(shè)備周圍限定空間取樣測試目標(biāo)成分濃度，計(jì)算該段時(shí)間內(nèi)的泄露量。收集率＝收集量/(收集量+泄露量)*100％。

(2)氟去除率測試方法為：收集的廢氣在進(jìn)入除氟裝置前取樣測試氟的總濃度，經(jīng)過除氟裝置后，在出液口處取樣測試處理后的濃度，去除率＝處理后氟的濃度/處理前氟的總濃度*100％，需多次取樣取平均值。

(3)有機(jī)溶劑降解率測試方法為：收集的廢氣在進(jìn)行紫外光催化降解前取樣測試總濃度，經(jīng)過紫外光催化降解后，在出口處取樣測試處理后的濃度，降解率＝降解后濃度/降解前濃度*100％，需多次取樣取平均值。

【實(shí)施例1】

如圖1所示，為本實(shí)施例提供的一種除氟裝置，其為中空柱狀體。除氟裝置上端設(shè)置含氟液體進(jìn)口631，含氟液體進(jìn)口處631設(shè)置噴淋器。下端設(shè)置出渣口632和出液口633。中空柱狀體的空腔中設(shè)置兩層隔板635，用于放置氟吸附劑，氟吸附劑盛裝在耐堿布袋中。并且，在側(cè)壁上在隔板635所在位置處設(shè)置氟吸附劑更換口634。

如圖2所示，本實(shí)施例還提供了一種廢鋰電池處理系統(tǒng)，包括上料傳送裝置100、破碎裝置200、加熱單元、噴淋吸附單元、殘?jiān)幚韱卧痛呋到鈫卧?br />
其中，上料傳送裝置100與破碎裝置200連接，廢鋰電池原料經(jīng)由上料傳送裝置100送入破碎裝置200進(jìn)行破碎，得到廢鋰電池破碎料。

加熱單元包括熱風(fēng)加熱裝置310、傳送裝置320和負(fù)壓收集裝置330。破碎裝置200與傳送裝置320連接，熱風(fēng)加熱裝置310對(duì)傳送裝置320上的廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱，負(fù)壓收集裝置330對(duì)傳送裝置320進(jìn)行負(fù)壓密封。負(fù)壓收集裝置330具有廢氣入口和廢氣出口，廢氣入口位于傳送裝置320上方用于收集廢鋰電池破碎料經(jīng)熱風(fēng)加熱后產(chǎn)生的廢氣。

位于傳送裝置320上的廢鋰電池殘?jiān)来谓?jīng)由殘?jiān)扑檠b置410和殘?jiān)鼈魉脱b置420，送入后續(xù)的分選設(shè)備(圖中未示出)中。

廢氣經(jīng)由負(fù)壓收集裝置330進(jìn)入除塵裝置510中進(jìn)行除塵處理，然后經(jīng)由風(fēng)機(jī)520送入噴淋裝置610中。

噴淋吸附單元包括噴淋裝置610、循環(huán)泵620和除氟裝置630。噴淋裝置610的進(jìn)氣口與風(fēng)機(jī)520連通，噴淋裝置610的含氟液體出口與除氟裝置630的含氟液體進(jìn)口631經(jīng)由循環(huán)泵620連接。并且，噴淋裝置610的進(jìn)氣口還與除氟裝置630的出液口633經(jīng)由循環(huán)泵620連接。

催化降解單元包括干燥裝置710、光催化降解裝置720和引風(fēng)機(jī)730，所述干燥裝置710與除氟裝置630的出液口633連接，再送入光催化降解裝置720中進(jìn)行光催化降解。經(jīng)光催化降解處理后產(chǎn)生的降解后廢氣經(jīng)由引風(fēng)機(jī)730送入活性炭吸附裝置(圖中未示出)中進(jìn)行進(jìn)一步凈化，最后通過廢氣排放裝置800達(dá)標(biāo)排放。

【實(shí)施例2】

如圖3所示，為本實(shí)施例提供的廢鋰電池處理方法的流程示意圖，該處理方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為3cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為55pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為95℃，加熱停留時(shí)間為5min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為40pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度5％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的3倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為6m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為ca(oh)2顆粒，層數(shù)為2層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥99％，電解液中的氟去除率≥99％，有機(jī)溶劑降解率≥99.5％。

【實(shí)施例3】

本實(shí)施例的方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為3cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為50pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為85℃，加熱停留時(shí)間為3min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為30pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度8％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的3倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為6m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為ca(oh)2顆粒，層數(shù)為2層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥90％，電解液中的氟去除率≥99％，有機(jī)溶劑降解率≥99.5％。

【實(shí)施例4】

本實(shí)施例的方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為3cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為55pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為95℃，加熱停留時(shí)間為5min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為40pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度5％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的1倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為2m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為cao顆粒，層數(shù)為2層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥99％，電解液中的氟去除率≥91％，有機(jī)溶劑降解率≥98％。

【實(shí)施例5】

本實(shí)施例的方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為3cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為55pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為95℃，加熱停留時(shí)間為5min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為40pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度5％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的3倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為6m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為caco3顆粒，層數(shù)為2層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥99％，電解液中的氟去除率≥82％，有機(jī)溶劑降解率≥98％。

【實(shí)施例6】

本實(shí)施例的方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為3cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為15pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為95℃，加熱停留時(shí)間為5min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為10pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度5％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的3倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為6m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為ca(oh)2顆粒，層數(shù)為2層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥75％，電解液中的氟去除率≥95％，有機(jī)溶劑降解率≥91％。

【實(shí)施例7】

本實(shí)施例的方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為10cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為55pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為95℃，加熱停留時(shí)間為5min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為40pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度5％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的3倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為6m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為ca(oh)2顆粒，層數(shù)為2層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥98％，電解液中的氟去除率≥99％，有機(jī)溶劑降解率≥99.5％。

【實(shí)施例8】

本實(shí)施例的方法基于圖1和圖2所示的除氟裝置和系統(tǒng)進(jìn)行。

廢鋰電池原料經(jīng)破碎后得到粒徑為10cm的廢鋰電池破碎料，破碎過程的微負(fù)壓控制為15pa。對(duì)廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，加熱溫度為80℃，加熱停留時(shí)間為1min，控制負(fù)壓收集裝置的微負(fù)壓為15pa。廢氣經(jīng)除塵后進(jìn)行堿液噴淋處理，堿液為質(zhì)量濃度5％的氫氧化鈉溶液。循環(huán)泵流量為堿液體積的1倍，其中堿液體積為2m3，循環(huán)泵流量為2m3/h。廢氣經(jīng)噴淋后產(chǎn)生的含氟液體送入含氟裝置中進(jìn)行氟的吸附沉淀處理，氟吸附劑為caco3顆粒，層數(shù)為1層。除氟后廢氣部分循環(huán)送入噴淋裝置中進(jìn)行噴淋，部分進(jìn)行光催化降解處理，降解后廢氣再進(jìn)行活性炭吸附處理，最終的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

本實(shí)施例中，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率≥75％，電解液中的氟去除率≥86％，有機(jī)溶劑降解率≥88％。

通過實(shí)施例1-5能夠看出，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法對(duì)廢鋰電池進(jìn)行處理后，能夠使得廢鋰電池中的電解液廢氣收集率、氟去除率、有機(jī)溶劑降解率同時(shí)達(dá)到較好的效果，解決了在廢鋰電池回收處理過程中的廢氣收集率低和處理效率低的問題。通過實(shí)施例2、實(shí)施例4和實(shí)施例5的對(duì)比可以看出，氟吸附劑的吸附沉淀效果從好到差依次為ca(oh)2、cao、caco3。實(shí)施例6-8所提供的方法，廢鋰電池中的電解液廢氣收集率、氟去除率、有機(jī)溶劑降解率的整體技術(shù)效果比實(shí)施例2-5要差。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例。應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，作為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，還可以做出其它等同變型和改進(jìn)，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種除氟裝置，所述裝置為中空柱狀體，所述中空柱狀體上端設(shè)置含氟液體進(jìn)口，下端設(shè)置出渣口和出液口，所述中空柱狀體的空腔中設(shè)置至少一層隔板，所述隔板上設(shè)置氟吸附劑，所述中空柱狀體側(cè)壁上在所述隔板所在位置處設(shè)置氟吸附劑更換口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除氟裝置，其特征在于，所述氟吸附劑選自含鈣化合物、含鎂化合物和含鋇化合物中的至少一種，優(yōu)選地，所述氟吸附劑選自氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣中的至少一種；和/或，所述氟吸附劑的粒徑為1-10mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的除氟裝置，其特征在于，所述隔板設(shè)置1-3層；和/或，所述含氟液體進(jìn)口處設(shè)置噴淋器。

4.一種廢鋰電池處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中包括加熱單元、噴淋吸附單元和催化降解單元；

所述加熱單元包括熱風(fēng)加熱裝置、傳送裝置和負(fù)壓收集裝置，所述熱風(fēng)加熱裝置對(duì)所述傳送裝置上的廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱，所述負(fù)壓收集裝置對(duì)所述傳送裝置進(jìn)行負(fù)壓密封，所述負(fù)壓收集裝置具有廢氣入口和廢氣出口，所述廢氣入口位于所述傳送裝置上方用于收集所述廢鋰電池破碎料經(jīng)熱風(fēng)加熱后產(chǎn)生的廢氣；

所述噴淋吸附單元包括噴淋裝置、循環(huán)泵和如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的除氟裝置，所述噴淋裝置具有進(jìn)氣口、噴淋液噴灑裝置和含氟液體出口，所述進(jìn)氣口與所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口連接，所述含氟液體出口與所述的除氟裝置的含氟液體進(jìn)口經(jīng)由所述循環(huán)泵連接；

所述催化降解單元包括光催化降解裝置，所述光催化降解裝置具有除氟后廢氣入口和降解后廢氣出口，所述除氟后廢氣入口與所述除氟裝置的出液口連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)，其特征在于，所述噴淋裝置的進(jìn)氣口和所述除氟裝置的出液口經(jīng)由所述的循環(huán)泵連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括破碎單元，所述破碎單元包括破碎裝置，所述破碎裝置具有入料口和出料口，廢鋰電池原料經(jīng)由所述入料口送入所述破碎裝置中并通過所述出料口送入所述傳送裝置上；和/或，

所述系統(tǒng)還包括除塵單元，所述除塵單元包括除塵裝置和風(fēng)機(jī)，所述除塵裝置具有含塵廢氣入口和除塵廢氣出口，所述含塵廢氣入口與所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口連接，所述除塵廢氣出口與所述噴淋裝置的進(jìn)氣口通過所述風(fēng)機(jī)連接；和/或，

所述系統(tǒng)還包括活性炭吸附單元，所述的活性炭吸附單元包括活性炭吸附裝置，所述活性炭吸附裝置具有降解后廢氣入口，所述降解后廢氣入口與所述光催化降解裝置的降解后廢氣出口連接。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)進(jìn)行的廢鋰電池處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟a：啟動(dòng)所述熱風(fēng)加熱裝置對(duì)所述傳送裝置上的廢鋰電池破碎料進(jìn)行熱風(fēng)加熱產(chǎn)生廢氣，所述廢氣經(jīng)由所述廢氣入口在所述負(fù)壓收集裝置進(jìn)行收集；

步驟b：所述廢氣經(jīng)由所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口送入所述噴淋裝置中，所述噴淋液噴灑裝置釋放的噴淋液對(duì)所述廢氣進(jìn)行吸附，得到的含氟液體經(jīng)由所述循環(huán)泵通過所述含氟液體進(jìn)口送入所述除氟裝置中進(jìn)行除氟處理，得到含氟沉淀和除氟后廢氣；

步驟c：所述除氟后廢氣經(jīng)由所述除氟后廢氣入口送入所述光催化降解裝置中進(jìn)行光催化降解處理，得到降解后廢氣。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢鋰電池處理方法，其特征在于，步驟a中，所述廢鋰電池破碎料的粒徑為2-5cm；和/或，所述熱風(fēng)加熱的條件包括：加熱溫度為80-120℃，加熱時(shí)間為3-8min；和/或，所述負(fù)壓收集裝置中的負(fù)壓值為20-100pa；和/或，

步驟b中，所述噴淋液為質(zhì)量濃度為2％-10％的氫氧化鈉溶液；和/或，

步驟b中還包括：將所述除氟后廢氣經(jīng)由所述循環(huán)泵通過所述噴淋裝置的進(jìn)氣口送入所述噴淋裝置中。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的廢鋰電池處理方法，其特征在于，在步驟a之前還包括：對(duì)廢鋰電池原料進(jìn)行破碎，得到所述廢鋰電池破碎料；和/或，

在步驟b之前還包括：所述廢氣經(jīng)由所述負(fù)壓收集裝置的廢氣出口送入除塵裝置中，經(jīng)除塵處理后經(jīng)由風(fēng)機(jī)送入所述噴淋裝置中；和/或，

在步驟c之后還包括：將所述降解后廢氣送入活性炭吸附裝置中進(jìn)行吸附凈化。

10.一種權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的除氟裝置、權(quán)利要求4-6中任意一項(xiàng)所述的廢鋰電池處理系統(tǒng)或權(quán)利要求7-9中任意一項(xiàng)所述的廢鋰電池處理方法在廢鋰電池處理中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種除氟裝置、廢鋰電池處理系統(tǒng)及其處理方法和應(yīng)用。本發(fā)明的除氟裝置為中空柱狀體，所述中空柱狀體上端設(shè)置含氟液體進(jìn)口，下端設(shè)置出渣口和出液口，所述中空柱狀體的空腔中設(shè)置至少一層隔板，所述隔板上設(shè)置氟吸附劑，所述中空柱狀體側(cè)壁上在所述隔板所在位置處設(shè)置氟吸附劑更換口。本發(fā)明提供的除氟裝置能夠?qū)崿F(xiàn)氟的有效脫除，操作簡便，能夠直接更換氟吸附劑，在保證較高的氟脫除效率的前提下節(jié)省成本，廢鋰電池處理系統(tǒng)和方法能夠使電解液中的電解質(zhì)和溶劑充分揮發(fā)并有效收集，避免泄露，電解液總收集率為99％以上，總處理率為98％以上。

技術(shù)研發(fā)人員：周文斌;陳龍;石秋成;王九飆;秦邦保;廖杰

受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海格力綠色再生資源有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.07

技術(shù)公布日：2021.05.25