一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置和方法与流程

本发明涉及锂电池回收技术领域，特别是涉及一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置，本发明还涉及采用采用废旧锂电池冷冻破碎及金属分选成套装置的冷冻破碎和金属分选的方法。

背景技术

随着电子产品的大量生产和使用，报废的锂电池数量较大，并且废旧锂电池除了含有有色金属外，还有某些非金属成份，有较高的回收利用价值，因此，由于资源紧张和治理环境的需要，世界各国都对废锂电池的回收利用予以高度的重视。在废旧退役锂电池的回收处理过程中，必须要经过破碎处理，而由于锂电池内部残留电压，在破碎过程中极易发生短路、燃烧起火的现象，对生产造成了较大的安全隐患。为了减少这种隐患，一般是通过放电工序将废旧退役锂电池进行放电，达到一定的电压后再进行破碎处理，而传统放电方法大多是通过将废旧电池送入盐水池中进行浸泡放电，而废旧电池在盐水池中浸泡放电的过程中，因其中部分破碎的废旧电池在浸泡放电的过程中往往会产生大量的有害气体对空气环境造成严重的污染，同时也会产生大量的重金属物质对水资源造成严重的污染，这种方法仍然不能避免安装隐患的产生，也不能避免对环境造成严重的污染，并且同时也不能满足工业化批量处理的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置和方法，能够实现对废旧锂电池的冷冻破碎及金属分选回收，避免其对环境的污染，同时对资源再回收，避免资源的浪费，并在破碎废旧锂电池时能够避免锂电池短路后大量放热，导致燃烧的隐患，同时可以保证高效、批量的对废旧锂电池进行破碎及金属分选处理。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置，包括依次设置的第一自动送料装置、液氮速冻装置、第一破碎装置、第二自动送料装置、第二破碎装置、旋风分离装置以及筛分装置，所述第一自动送料装置的送料端设置在液氮速冻装置的进料口的上方，所述第一破碎装置的进料口上设置有储料仓，所述液氮速冻装置的出料口与储料仓相连通，所述液氮速冻装置的出料口一端上设置有出气口，所述出气口通过氮气回收管道与储料仓相连通，所述第一破碎装置的出料口通过第二自动送料装置与第二破碎装置的进料口相连通，所述第二自动送料装置上开设有抽风口，所述抽风口连接有抽风机一，所述第二破碎装置的出料口通过物料输送管道与旋风分离装置的进料口相连通，所述筛分装置包括滚筒筛和振动筛，所述旋风分离装置的排料口与滚筒筛的进料口相连通，所述旋风分离装置的排气口通过收集管道连通有集料箱，所述集料箱的出料口与振动筛的进料口相连通，所述集料箱连接有抽风机二。通过设置有第一自动送料装置，并将第一自动送料装置的送料端设置在液氮速冻装置的进料口的上方，这样便于将预处理后的废旧锂电池提升至第一自动送料装置上，并通过第一自动送料装置将废旧锂电池均匀的输送至液氮速冻装置内进行速冻处理；通过设置有液氮速冻装置，这样便于将废旧锂电池进行速冻处理，将废旧锂电池冷冻至一定的温度下，使废旧锂电池中的电解液冷冻至固态，起到物理隔离电池内部正负极的作用，在破碎时，停止负极上的正电荷锂离子的电化学反应，从而能够防止废旧锂电池短路后大量放热，导致燃烧的隐患；通过在第一破碎装置的进料口上设置有储料仓，且液氮速冻装置的出料口与储料仓相连通，这样便于经冷冻后的废旧锂电池直接排入到储料仓内进行短暂存储，因出料口和储料仓为封闭连通，避免了冷冻后的废旧锂电池与外部接触而发生解冻的情况，同时便于通过第一破碎装置进行连续的破碎处理，并且通过第一破碎装置进行对冷冻后的废旧锂电池进行快速的粗破碎；通过设置有第二自动送料装置，并且第二自动送料装置连通第一破碎装置的出料口和第二破碎装置的进料口，这样便于将冷冻后的废旧锂电池经第一破碎装置粗破碎后再输送至第二破碎装置进行细破碎；通过设置有第二破碎装置，这样能够对粗破碎后的废旧锂电池再进行二次细破碎，从而使冷冻后的废旧锂电池能够彻底的破碎，以便于进行后续的分选处理；通过在液氮速冻装置的出料口一端上设置有出气口，且出气口通过氮气回收管道与储料仓相连通，同时在第二自动送料装置上开设有抽风口，且抽风口连接有抽风机一，这样能够在抽风机一的作用下，使得第一破碎装置内呈负压的状态，从而能够将液氮速冻装置上出气口排出的氮气通过氮气回收管道引入到储料仓内，再引入到第一破碎装置内，从而能够将液氮速冻装置中排出的氮气进行回收利用，对第一破碎装置内进行氮气的保护，保证冷冻后的废旧锂电池在破碎时不会因其撕碎所产生大量的热量而存在燃烧的隐患，从而避免破碎废旧锂电池时发生高温起火的情况，同时在抽风机一的作用下，能够将第一破碎装置对冷冻后的废旧锂电池进行破碎时产生的粉尘及废气排出并回收处理；通过设置有旋风分离装置，这样便于对经过细破碎后的废旧锂电池进行初步分离处理，使破碎的废旧锂电池中的隔膜和破碎物料进行分离；通过设置有筛分装置，且筛分装置包括滚筒筛和振动筛，其中旋风分离装置的排料口与滚筒筛的进料口相连通，并在旋风分离装置的排气口上通过收集管道连通有集料箱，且集料箱的出料口与振动筛的进料口相连通，这样便于将旋风分离装置分离出的破碎物料通过排料口排入到滚筒筛内，同时通过滚筒筛对破碎物料进行分选，将破碎物料中的电池粉和金属颗粒分选出来，并进行回收，同时将旋风分离装置分离出的隔膜和粉尘通过排气口排出，并通过收集管道收集至集料箱内，同时通过振动筛将隔膜和粉尘进行分选，并进行回收；通过将第二破碎装置的出料口使用物料输送管道与旋风分离装置的进料口相连通，并在集料箱上连接有抽风机二，这样能够在抽风机二的作用下，通过气力传输的方法，使第二破碎装置细破碎后的废旧锂电池传输至旋风分离装置内，同时废旧锂电池在进行破碎时其中的电解液会气化，在抽风机二的作用下能够将气化的电解液进行引导排出，并通过冷凝方式对电解液进行回收处理。

作为优选，所述第一自动送料装置为皮带输送机，这样便于将废旧锂电池均匀的输送至液氮速冻装置内，以便于对废旧锂电池进行彻底的冷冻处理。

作为优选，所述第二自动送料装置为密封式皮带输送机，这样便于将经第一破碎装置粗破碎后的废旧锂电池输送至第二破碎装置进行细破碎，同时在输送的过程中保持密闭，避免第一破碎装置破碎过程中产生的粉尘及废气全部排放到空气当中，对生产环境造成严重的影响。

作为优选，所述液氮速冻装置为隧道式液氮速冻机，隧道式液氮速冻机的冷冻有效段长度为20-30米，这样便于对废旧锂电池进行充分的冷冻，同时也能够保证废旧锂电池冷冻至所要求的温度，以便于冷冻后进行粗破碎处理，避免废旧锂电池冷冻不充分，在破碎时发生电化学反应，从而使废旧锂电池因短路后大量放热，存在燃烧的隐患。

作为优选，所述第一破碎装置为双轴撕碎机，其破碎功率高，便于对冷冻后的废旧锂电池进行粗破碎。

作为优选，所述第二破碎装置为单轴撕碎机，其破碎均匀，破碎功率较低，便于对进行粗破碎后的废旧锂电池进行二次细破碎。

作为优选，所述旋风分离装置为旋风分离器，这样便于对经过细破碎后的废旧锂电池通过比重分选的方式进行初步筛选分离，从而便于后续对废旧锂电池中的各物料进行充分的分选。

一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选成套装置的破碎和分选方法，包括以下步骤：a、将废旧锂电池送入至第一自动送料装置的进料口内，并将废旧锂电池通过第一自动送料装置输送至液氮速冻装置内，将废旧锂电池进行冷冻，将冷冻后的废旧锂电池输送至第一破碎装置上的储料仓内，然后将储料仓内冷冻后的废旧锂电池经过第一破碎装置进行粗破碎后，通过第二自动送料装置将粗破碎后的废旧锂电池输送至第二破碎装置内，再通过第二破碎装置对粗破碎后的废旧锂电池进行二次细破碎，同时液氮速冻装置内排出的氮气在抽风机一的作用下进入到储料仓内，然后对第一破碎装置内冷冻后的废旧锂电池在进行粗破碎时提供氮气保护；b、细碎后的废旧锂电池在抽风机二的负压作用下，通过物料输送管道进入到旋风分离装置内，在旋风分离装置的作用下，细碎的废旧锂电池中较重的电池粉和金属颗粒经旋风装置的排料口进入到滚筒筛内进行筛分处理，细碎的废旧锂电池中较轻的隔膜、粉尘及金属粉经旋风装置的排风口进入到收集管道内再收集至集料箱，再将集料箱内的隔膜、粉尘及金属粉排入至振动筛内进行筛分处理。通过将冷冻后的废旧锂电池输送至储料仓内，这样便于将冷冻后的废旧锂电池暂时储存至储料仓内，避免冷冻后的废旧锂电池与外部接触而发生解冻的情况，影响对冷冻后的废旧锂电池进行破碎处理，同时也便于持续的对冷冻后的废旧锂电池进行破碎处理；通过对废旧锂电池在第一破碎装置内进行破碎时使用氮气进行保护，能够保证冷冻后的废旧锂电池在破碎时不会因其撕碎所产生大量的热量而存在燃烧的隐患，从而避免破碎废旧锂电池时发生高温起火的情况；通过将旋风分离装置初步分离后的细碎的废旧锂电池分别输送至滚筒筛和振动筛内，这样便于对细碎后的废旧锂电池进行充分的分选处理，从而实现高效、批量的对废旧锂电池进行冷冻破碎及金属分选处理。

作为优选，所述废旧锂电池冷冻至-100℃至-150℃，这样便于对废旧锂电池中的电解液进行彻底的冷冻，使电解液彻底冷冻至固体，从而便于对废旧锂电池进行破碎，可以停止负极上的正电荷锂离子的电化学反应，从而能够防止废旧锂电池短路后大量放热，导致燃烧的隐患。

作为优选，所述废旧锂电池冷冻时间为15至25分钟，这样便于对废旧锂电池进行彻底的冷冻，使废旧锂电池中的电解液彻底冷冻至固体，从而便于对废旧锂电池进行破碎，可以停止负极上的正电荷锂离子的电化学反应，能够防止废旧锂电池短路后大量放热，从而避免废旧锂电池出现燃烧起火的情况。

与现有技术相比，本发明一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置和方法的有益效果：通过依次设置有依次设置的第一自动送料装置、液氮速冻装置、第一破碎装置、第二自动送料装置、第二破碎装置、旋风分离装置以及筛分装置，能够将电池内部的电解液由液态冷冻到固态，启到物理隔离电池内部正负极的作用，在进行破碎时，停止负极上的正电荷锂离子的电化学反应，从而起到防止锂电池短路后大量放热，导致燃烧起火的情况，还可以对破碎的废旧锂电池进行分选，避免其对环境的污染，同时对资源再回收，避免资源的浪费，从而保证高效、批量的对废旧锂电池进行破碎及金属分选处理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置的结构示意图。

其中，附图标记：1为第一自动送料装置，2为液氮速冻装置，3为第一破碎装置，4为第二自动送料装置，5为第二破碎装置，6为旋风分离装置，7为筛分装置，8为储料仓，9为出气口，10为氮气回收管道，11为抽风口，12为抽风机一，13为物料输送管道，14为滚筒筛，15为振动筛，16为收集管道，17为集料箱，18为抽风机二。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本发明一种废旧锂电池冷冻破碎及金属分选的成套装置，包括依次设置的第一自动送料装置1、液氮速冻装置2、第一破碎装置3、第二自动送料装置4、第二破碎装置5、旋风分离装置6以及筛分装置7，所述第一自动送料装置1的送料端设置在液氮速冻装置2的进料口的上方，所述第一破碎装置3的进料口上设置有储料仓8，所述液氮速冻装置2的出料口与储料仓8相连通，所述液氮速冻装置2的出料口一端上设置有出气口9，所述出气口9通过氮气回收管道10与储料仓8相连通，所述第一破碎装置3的出料口通过第二自动送料装置4与第二破碎装置5的进料口相连通，所述第二自动送料装置4上开设有抽风口11，所述抽风口11连接有抽风机一12，所述第二破碎装置5的出料口通过物料输送管道13与旋风分离装置6的进料口相连通，所述筛分装置7包括滚筒筛14和振动筛15，所述旋风分离装置6的排料口与滚筒筛14的进料口相连通，所述旋风分离装置6的排气口通过收集管道16连通有集料箱17，所述集料箱17的出料口与振动筛15的进料口相连通，所述集料箱17连接有抽风机二18。第一自动送料装置1为皮带输送机。第二自动送料装置4为密封式皮带输送机。液氮速冻装置2为隧道式液氮速冻机，所述隧道式液氮速冻机的冷冻有效段长度为20-30米，这里设置为25米。第一破碎装置3为双轴撕碎机。第二破碎装置5为单轴撕碎机。旋风分离装置6为旋风分离器。

如图1所示，本发明一种采用废旧锂电池冷冻破碎及金属分选成套装置的破碎和分选方法，包括以下步骤：a、将废旧锂电池送入至第一自动送料装置的进料口内，并将废旧锂电池通过第一自动送料装置输送至液氮速冻装置内，将废旧锂电池进行冷冻，将冷冻后的废旧锂电池输送至第一破碎装置上的储料仓内，然后将储料仓内冷冻后的废旧锂电池经过第一破碎装置进行粗破碎后，通过第二自动送料装置将粗破碎后的废旧锂电池输送至第二破碎装置内，再通过第二破碎装置对粗破碎后的废旧锂电池进行二次细破碎，同时液氮速冻装置内排出的氮气在抽风机一的作用下进入到储料仓内，然后对第一破碎装置内冷冻后的废旧锂电池在进行粗破碎时提供氮气保护；b、细碎后的废旧锂电池在抽风机二的负压作用下，通过物料输送管道进入到旋风分离装置内，在旋风分离装置的作用下，细碎的废旧锂电池中较重的电池粉和金属颗粒经旋风装置的排料口进入到滚筒筛内进行筛分处理，细碎的废旧锂电池中较轻的隔膜、粉尘及金属粉经旋风装置的排风口进入到收集管道内再收集至集料箱，再将集料箱内的隔膜、粉尘及金属粉排入至振动筛内进行筛分处理。废旧锂电池冷冻至-100℃至-150℃，这里设置为-130℃。废旧锂电池冷冻时间为15至25分钟，这里设置为20分钟，因此不需要对废旧电池进行放电处理，通过冷冻处理能够直接满足废旧电池破碎的条件，不会对环境造成严重的污染，同时也减少了废旧电池处理的工序，也因此实现高效、批量的对废旧锂电池进行冷冻破碎及金属分选处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡是在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。