[发明专利]一种用于废旧锂电池中金属回收的成套装置

说明书

所属技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。

本发明是采取以下技术方法来实现的。

（1）预处理

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。

（2）进料

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℃升温到200℃，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℃，然后继续通入翅片管式换热器。

（3）一次烘焙

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。

（4）二次燃烧

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。

（5）一次降温

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℃）加热来自生产车间的230℃的导热油至260℃废料预热使用，废料预热系统出口导热油温度会被降至230℃，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。

（6）二次降温