[发明专利]一种微波热解处理废旧锂电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处置领域，具体涉及一种微波热解处理废旧锂电池的方法。

背景技术

常用的废旧锂电池的处理技术有填埋技术、湿法冶金技术和焚烧技术等，尽管这些技术已经取得了一些进展，但仍然存在许多难以解决的问题。填埋技术造成大量宝贵资源的浪费；湿法冶金技术只着重于对金属的回收，无法实现资源化回收利用，并产生大量的废水，对环境造成二次污染；焚烧技术不仅会使有价值、可利用的资源被烧掉，而且产生的重金属、二恶英等也会造成二次污染。因此，研究开发高效能源化、高品位资源化的锂电池回收处理技术已迫在眉睫。

热解法是一种资源化的回收方法，热解得到的气体可以作为燃料使用，液体油经过处理可作为燃料或化工原料，热解得到的固体中杂质含量低，方便分离或分选。热解是吸热反应，需要提供热量，传统的加热方式会造成电池材料的损坏或改变，部分贵重材料同时也会被烧掉，耗能高的同时造成资源的浪费。微波具有波长短（1mm-1m）、频率高（300MHZ-300GHZ）、量子特征明显等特点，20世纪60年代，人们开始将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂等物质加工过程。微波加热原理为选择性加热，物质在微波场中所产生的热量大小与物质种类及其介电特性有很大关系，这就可以使电池中的不同材料有选择性的进行加热，由此避免高能耗的问题，同时由于微波加热的方式是“由内而外”的分子运动方式，这样就不会造成大部分材料的破坏，减少了资源浪费。微波加热的热源来自物体内部，加热均匀，不需要引入其他物质和热量即可实现快速加热，因此，大大减少废弃物的重量，并避免了引入其他能源带来的环境污染，是一种环境友好的加热方式。

近年来，研究人员把微波热解用于生物质等的处理，表明微波热解有助于生物质的定向转化，中国专利CN101560404公开了一种微波热解制备生物质油的方法，但微波热解用于处理废旧锂电池的方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波热解处理废旧锂电池的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:

一种微波热解处理废旧锂电池的方法，包括以下步骤：将去除外壳的放电彻底的废旧锂电池放入工业微波炉中进行热解，然后对产生的油气和固体分别进行后处理；其中，热解温度为400℃-900℃；热解完成的标志为工业微波炉中不再产生油气。

上述方法中，所述工业微波炉中通入氮气、惰性气体、还原性气体中的一种或几种。

上述方法中，所述油气后处理的方式为分离、收集或直接燃烧；所述固体后处理的方法为利用跳汰机或浮选机进行分离。

为了实现工业微波炉温度的控制，所述工业微波炉设有温度控制系统。

上述方法中，所述工业微波炉设有制冷系统，较好的，所述制冷系统为风冷或水冷系统。

上述方法中，所述工业微波炉设有气固分离系统；所述工业微波炉设有尾气收集或吸收系统。

废旧锂电池组成复杂，其中含有金属铝、铜等材料，还有以磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、石墨、乙炔黑为代表的多种电极材料，还有六氟磷酸锂等电解液和有机粘结剂等。不同的材质对微波的吸收能力不同，升温速率也不尽相同。本发明利用废旧锂电池的这一特点，采用微波热解的方法进行处理，当热解温度达到400℃时，有机溶剂和粘结剂将发生分解反应，生成小分子化合物，这些小分子化合物因凝固点不同可以在不同的温度下进行冷却分离；当热解温度不高于900℃时，锂电池中的电极材料、石墨、铝箔、铜片等材料不会发生化学变化。因此用微波热解的方法可以实现除去有机粘结剂的同时不破坏其他材料。

本发明处理工艺简单、能源利用率高、产生废物少、占地面积小、处理成本低、时间短。此外，该处理方法环境友好，不产生“三废”，基本能够实现废物的近零排放，可以实现废旧锂电池的能源化和资源化回收利用，具有很好的发展前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

将从电动汽车退役的动力锂电池（磷酸铁锂型圆柱锂电池，型号IFR18650）去除金属壳，稍加破碎；将去壳后的废旧锂电池放入工业微波炉中在并通入氮气的条件下进行热解，热解温度控制在400℃，热解时间30min，热解产生的热解气经旋风分离器分离出固体，热解气之后用冷却水迅速冷凝，部分热解气冷凝为液体，冷凝下来的液体封装作为化工原料，未冷凝的热解气通入储气柜收集；将热解后的固体放置于以煤油等为浮选液的浮选机中进行分离得到电极材料、石墨、铝箔、铜片等可回收资源。

实施例2