一种用于废旧锂电池中金属回收的成套装置制造方法
【专利摘要】一种用于废旧锂电池中金属回收的成套装置属于环保【技术领域】。废旧锂离子电池能提取出锂、钴、铜、镍、轻稀土等材料，锂电池的回收具有巨大的潜在商业价值，其回收利用前景广阔。本设计首先对废旧锂电池进行破碎预处理，进料，随后进入烘焙室进行一次烘焙，再进入回转焚烧炉进行二次燃烧，然后连续进行三次降温，并进行尾气净化，最后烟气达标排入大气。在排出烟气的过程中，使用急冷装置迅速使尾气降温以防止二恶英的产生。通过板式换热器的热量进行回收，达到资源化利用的目的。
【专利说明】—种用于废旧裡电池中金属回收的成套装置
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于废旧锂电池中金属回收的成套装置。属于环保【技术领域】。
【背景技术】
[0002]2011年，我国的锂离子电池产量约为12.5亿只，成为世界上最大的锂离子电池的生产和消费国家。锂离子电池一般可以使用大约3年时间，2012年全球废弃的锂离子电池达到了 10亿只。
[0003]废旧锂离子电池能提取出锂、钴、铜、镍、轻稀土等材料，锂电池的回收具有巨大的潜在商业价值，其回收利用前景广阔。此外，废旧锂电池产生污染的成分如氯氟碳化物、卤素阻燃剂、汞、硒、镍、铅、铬等，如不能妥善处理而直接填埋或焚烧，将对空气、土壤和水体产生严重的污染。
[0004]在国内，报废锂电池的回收处理方式与其余大多电子废弃物一样，和城镇生活垃圾一起填埋、焚烧、堆肥，这种简单的锂电池处理方法对自然环境产生了严重的影响。由于锂电池中含有大量六氟磷酸锂(LiPF6)有机碳酸酯电解液，LiPF6具有很强的腐蚀性，且极易和水反应生成HF有毒气体，而锂电池中其他难降解的如DME (甲氧基乙烷)、甲醇、甲酸等有毒有害物质直接与大气、土壤和水接触会对其产生污染，进而危害人类的生态系统环境。
[0005]锂离子电池正极材料主要成分是LiCoO2，我国属于贫钴国家，自然界存储量较低，金属钴主要依靠进口来满足需求，并且钴属于重金属元素，锂电池的简单处理方式将会使其含有的钴等重金属元素在自然环境中累积，最终会危害人类自身。此外，废旧锂电池的各种金属材料都有较高的回收价值，因此，如果能从废旧锂离子电池中回收锂、钴、铜、镍、铁、铝等金属，不仅具有显著经济效益，而且可以避免其对环境的污染，具有良好的社会效益。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种用于回收废旧锂电池中贵重金属的成套装置。整套废旧锂电池资源化再利用系统应能在实现回收贵重金属资源的基础上，通过一系列工艺流程，消除尾气和残渣的排放所造成的环境污染问题。为满足上述要求，整套锂电池资源化回收处理焚烧炉装置包含以下设备:烘焙室、废旧锂电池焚烧炉本体、翅片管换热器、急冷塔、尾气余热回收板式换热器、进料及管路系统、电控系统、烟气净化装置、引风机、独立烟囱。
[0007]本发明是采取以下技术方法来实现的。
[0008]( I)预处理
[0009]废旧锂电池再进入回转焚烧炉之前采用破碎机进行破碎预处理，破碎后得到尺寸均匀的物料可以显著提高燃烧效率；并且还能够降低尾气中CO的含量。破碎后的废物进入预处理区进行暂时存坑，在预处理区进行配料掺混，整个预处理区也设置为密闭微负压状态，空气经炉引风机引入炉内，这样可以确保有害气体不外溢。
[0010](2)进料
[0011]焚烧系统由烘焙室、回转焚烧炉及控制系统组成。经过预处理破碎的待处理废旧锂电池废料按适当比例配比后先进入带加热式喂料机，废料由喂料机的传送装置送至焚烧炉进料口，完成进料。废料在喂料机中可以得到预热，由20°C升温到200°C，整个预热过程的热量由一次降温的翅片管式换热器出口的导热油提供，导热油通入夹套内，对废料完成预热后的导热油出口温度降至230°C，然后继续通入翅片管式换热器。
[0012](3) —次烘焙
[0013]在回转焚烧炉连续旋转作用下，废料在窑内不停翻动，首先进入烘焙室，进行废料电解液的分离，并完成干燥、气化和初步燃烧。经过一次烘焙，废料完成了进一步预热，这样也有利于提高燃烧效率，能够使燃烧更加彻底。
[0014](4) 二次燃烧
[0015]随着窑体的转动，废料会被移动到温度较高的中部，开始热解，低燃点的物质开始燃烧；接着移动到窑尾，温度进一步升高，危险废物裂解为一氧化碳等可燃气体和废渣。在回转焚烧炉内，通过对废料进行反复翻转与持续推进以及低燃点气体的燃烧，使危险废物基本完全分解为可燃气体和残渣。
[0016](5) —次降温
[0017]回转焚烧炉出口烟气首先进入翅片管换热器(烟气降温至800°C)加热来自生产车间的230°C的导热油至260°C废料预热使用，废料预热系统出口导热油温度会被降至230°C，然后继续通入翅片管换热器中进行对烟气的一次降温，将高温烟气中的部分热能再次回收，整个过程实现了热量在同一个工艺流程中的有效循环利用。
[0018](6) 二次降温
[0019]当温度在250?500°C的温度区间时，废气中将很容易发生二恶英的再生成反应，因此为最大程度避免尾气降温过程中二恶英的再生成，应将要把翅片管换热器出口烟气迅速降到200°C以下，以便快速“跃过”二恶英的生成温度区。技术上采用烟气急冷塔，使烟气在Is左右极短时间内降到200°C。急冷塔采用喷水急冷，急冷塔内通过水喷雾方式与逆流而上的烟气混合，使得烟气温度迅速降低以避开了二恶英产生的旺盛区域；另外被烟气加热的冷却水可以供工厂循环使用。
[0020](7)第三次降温
[0021]由于急冷塔出口烟气温度为200°C，此时若将其排放至空气中不但浪费了能源，而且还会导致大气的热污染。故需要再进行第三次降温，该步骤由尾气余热回收板式换热器完成，经过第三次降温，板式换热器出口温度降为150°C，达到了烟气温度排放标准。
[0022]( 8 )烟气净化及排放
[0023]经板式换热器出口的烟气将进入半干式反应装置进行烟气净化，在干式反应装置中喷入活性炭及Ca (OH) 2对烟气进一步脱酸，并对重金属及可能再生产的二恶英等物质进行吸附；携有大量粒状物的烟气从反应塔出来进入后续的袋式除尘器，部分未反应的石灰附在滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使去除效率进一步提高；最后，烟气净化的最后一道工序是湿式脱酸，在湿式脱酸塔中喷入碱液脱除S02、HC1、HF等酸性气体，达到严格的烟气排放标准。最后经过净化的烟气被加热以消去白烟后通过引风机的作用送入烟?排入大气中。
[0024]本发明专利的有益效果是:
[0025]本发明所设计的废旧锂电池金属回收成套装置设计原理和方法简单清晰，在保留了回转焚烧炉的适应能力强、运行稳定可靠的基础上，通过应用急冷塔及换热器对烟气进行处理，使排放烟气的热度、有机物的去除率和焚烧残渣的热灼减率可满足国标的要求，对热量进行换热回收，实现了资源再生利用；同时减少了二恶英和一氧化碳的排放，达到无害化处理的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]废旧锂电池中金属回收的成套装置的工艺流程图【具体实施方式】
[0027]下面结合成套装置的工艺流程图对废旧锂电池中金属回收的成套装置进行描述。
[0028]本发明由烘焙室、废旧锂电池焚烧炉本体、翅片管换热器、急冷塔、尾气余热回收板式换热器、进料及管路系统、电控系统、烟气净化装置、引风机、独立烟?组成。
[0029]首先对废旧锂电池进行破碎预处理，进料；随后进入烘焙室进行一次烘焙，再进入回转焚烧炉进行二次燃烧，以实现锂电池的充分燃烧分解；然后由翅片管换热器对排出的烟气进行一次降温，降温用的导热油用于烘焙室的锂电池预加热；用急冷塔对翅片管换热器排出烟气进行二次急速降温，跃过烟气中二恶英的生成温度区间，避免二恶英的生成；使用板式换热器对烟气进行三次降温，使其达到向大气中排放的温度标准，节约能源并避免产生热污染；板式换热器出口烟气通过干式-除尘-湿式三段式烟气净化装置进行充分的脱酸除尘，最后将无害烟气由弓I风机将其通过烟?排入大气。
【权利要求】
1.本方法是一种节能、无害化、方便和快捷的从废旧锂电池中回收金属的成套装置。本发明由烘焙预加热及焚烧系统、尾气余热回收系统及烟气净化系统组成的组合式成套装置，在保留了回转焚烧炉的适应能力强、运行稳定可靠的基础上，通过应用急冷塔及换热器对烟气进行处理，使排放烟气的热度、有机物的去除率和焚烧残渣的热灼减率可满足国标的要求，对热量进行换热回收，实现了资源再生利用；同时减少了二恶英和一氧化碳的排放，达到无害化处理的目的。
2.根据权利I要求所述的用于废旧锂电池中金属回收的成套装置，其特征在于由烘焙预加热及焚烧系统、尾气余热回收系统及烟气净化系统三大部分按顺序组成。
3.根据权利I要求所述的用于废旧锂电池中金属回收的成套装置，其特征在于锂电池在焚烧之前由烘焙室进行预加热，其热量来源于烟气余热回收系统中翅片管换热器导热油所回收的烟气热量。
4.根据权利I要求所述的用于废旧锂电池中金属回收的成套装置，其特征在于烟气净化系统由“干式-除尘-湿式”三段式烟气净化的设备顺序组合方式，可充分实现焚烧锂电池后产生烟气脱酸除尘需求。
【文档编号】C22B7/00GK103515668SQ201310513175
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】刘麟, 张锁龙, 廖昆, 吴霄婷, 李明杰, 潘 清, 任旭明, 魏凡佳 申请人:常州大学