[发明专利]一种锂电池回收过程中废气净化方法及系统

说明书

本发明涉及一种锂电池回收过程中废气净化方法及系统，锂电池回收过程中产生的废气先经除尘装置去除其中的含尘颗粒物，然后经二段循环吸收塔脱除废气中大部分的含氟组分，脱除含氟组分后的废气通过高温燃烧或中温催化燃烧去除其中的挥发性有机物，再经余热回收后进入碱吸收塔去除剩余微量的氟化氢；上述过程中产生的废液汇入中和槽内与中和碱液反应，使其中的氟、磷固化脱水后形成无害固化物氟化钙和磷酸钙。本发明可脱除废气中大部分的含氟组分，且经处理后的废气中尘、氟及挥发性有机物脱除效率达到甚至超过相关标准，同时将废气中氟和磷元素转化成无害固化物，既达到了废气净化治理的目的，同时实现了资源综合利用。

技术领域

本发明涉及废气净化处理技术领域，尤其涉及一种锂电池回收过程中废气净化方法及系统。

背景技术

近年来，我国新能源汽车产业得到蓬勃发展，动力锂电池产能随之急速增长，有报道显示2020年国内新能源汽车总产量有望到达200万辆，对应动力电池需求达到120.8GWh，动力电池需求年均复合增速约为54.9％，目前汽车动力电池主要是以锂电池为主。

锂离子电池一般使用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯及六氟磷酸锂等混合溶剂作为电解质，相较于铅酸电池、镍镉电池，在使用年限和寿命上虽然锂电池的表现非常优越，但是其寿命一般为3到5年，随着动力锂电池使用年限的增长，其更换淘汰量成倍数增长。废弃的锂电池中含有大量不可再生的金属资源，如钴、锂、镍、铜、铝等，若能有效地对废旧锂电池进行回收处理，不仅能减轻废旧锂电池造成的环境污染，同时还可创造较丰富的经济效益，从而实现锂电绿色循环经济。

废旧锂电池回收过程中，废旧锂电池要经过拆解、破碎、氮气保护加热烘干、分选、电池粉制备、金属回收等工序。废旧锂电池在拆解破碎过程中产生大量粉尘，电裂解烘干过程中产生的电解液中大量有机溶剂挥发出来，如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯等，六氟磷酸锂在裂解及与水分反应后会产生大量的氟化氢、五氟化磷等含氟组分，如果废气不经过处理直接外排，不仅危害周围人员的身体健康，更会严重的污染环境。

因此，在废旧锂电池回收过程中产生的废气净化，主要是对除尘、含氟有害组分及挥发性有机物进行净化，使回收过程废气排放达到相应的国家及行业标准。

然而，由于废旧锂电回收过程废气有机组分复杂，含氟组分具有易腐蚀性及去除缓慢等特点，现有的废气净化装置及系统，既无法实现废气净化排放指标，同时又避免不了含氟气体对净化设备带来的腐蚀损害。

专利号为CN207950933U的中国专利公开“一种锂电池回收过程中产生的有机废气处理系统”，该系统采用袋式除尘器、催化燃烧设备和碱池，其过滤工序用以去除固体微粒，催化燃烧设备用以去除碳酸酯类等挥发性有机物，但是废气中含有大量的含氟组分，不经处理直接进入催化燃烧设备中会对处理造成腐蚀，同时使催化燃烧催化剂中毒失效，进而极大缩短整套处理设备使用寿命。含氟组分中主要是以五氟化磷的形式存在，五氟化磷在碱性水溶液中会发生分解，但分解速度缓慢，效率低下，碱池无法使含氟组分的脱除效率达到标准排放。另外，在锂电回收裂解炉工序中，烘干废气中挥发性有机物浓度范围高达150g/m³，这也超出了催化燃烧设备的操作范围。

专利号为CN108096977A的中国专利公开了一种“锂电池回收过程中产生的废气的处理方法及系统”，该系统采用氮气保护、吸附剂除湿，虽然可减少氟化氢的产生，但废气中部分含氟组分与水反应剧烈，在电池分类筛选破碎过程不可避免会有水分引入，卤素酸造成的设备腐蚀现象不可避免，同时该处理方法没有设置含氟组分的脱除方法，净化尾气中含氟组分超标排放无法避免。