[发明专利]退役锂离子电池电极材料分段热处理资源化装置及方法

权利要求书

1.一种退役锂离子电池电极材料分段热处理资源化装置，其特征在于：它包括密封结构的一段加热装置（5）、二段加热装置（10）和尾气处理装置（18）；所述一段加热装置（5）分为上下两部分，上半部分内设有螺旋输送装置（2），一段加热装置（5）在螺旋输送装置（2）入料位置处设有星型给料装置（1），一段加热装置（5）的下半部分分别在螺旋输送装置（2）的前端下方设有星型卸料装置a（6），后端下方设有星型卸料装置c（13），星型卸料装置c（13）下方设有料斗b（14）

所述二段加热装置（10）内设有链带传动装置（8），二段加热装置（10）在链带传动装置（8）的入料位置与星型卸料装置a（6）连接，链带传动装置（8）的出料位置在二段加热装置（10）下方通过星型卸料装置b（11）连接有料斗a（12）；

所述一段加热装置（5）、二段加热装置（10）通过气体管路系统（16）与尾气处理装置（18）相连接。

2.根据权利要求1所述的退役锂离子电池电极材料分段热处理资源化装置，其特征在于：所述的螺旋输送装置（2）所在的一段热处理系统和链带传动装置（8）所在的二段热处理系统入料处分别设有一段惰性气体进气口（3）和二段惰性气体进气口（7）。

3.根据权利要求1所述的退役锂离子电池电极材料分段热处理资源化装置，其特征在于：所述螺旋输送装置（2）、链带传动装置（8）与尾气处理装置（18）连接的气体管路系统（16）上分别设有止逆阀a（15）和止逆阀b（17）。

4.根据权利要求1所述的退役锂离子电池电极材料分段热处理资源化装置，其特征在于：所述一段加热装置（5）内的螺旋输送装置（2）与星型卸料装置a（6）之间设有筛网（4）。

5.一种使用权利要求1所述退役锂离子电池电极材料分段热处理资源化装置的资源化方法，其特征在于步骤如下：

S1、利用一段惰性气体进气口（3）向一段加热装置（5）内通入氮气形成氮气氛围，同时对螺旋输送装置（2）所在空间加热至500℃后保持恒温，将退役锂离子电池的正、负电极片与研磨小球一起通过星型给料装置（1）给入一段加热装置（5），正、负电极片中的有机质被热解脱除，同时正、负电极片在螺旋输送装置（2）的螺旋推动下向前移动，研磨小球撞击热解处理后的电极片促进细粒级正、负电极材料与集流体的解离；

S2、解离后的正、负电极材料中的细粒级电极材料透过筛网（4）从星型卸料装置a（6）给入到二段加热装置（10），给入二段加热装置（10）的细粒级电极材料均匀散落在匀速移动的链带传动装置（8）的链带（9）上，同时在二段加热装置（10）内进一步热处理，在高温作用下，有机质完全分解，从电极材料中分解出来的热解残炭、导电添加剂炭黑、负极材料石墨作为还原剂实现正电极材料中高价态过渡金属元素的碳热还原，其中热解残炭粘附在细粒级电极材料表面与导电添加剂炭黑起到关键的还原作用，通过链带输送装置（8）的输送作用将热处理后的细粒级电极材料粉末运送至出料口并经过星型卸料装置b（11）进入料斗a（12）收集；

S3、较粗而无法通过筛网（4）的粗粒级集流体与小球在螺旋输送装置（2）的螺旋推动作用下继续往前移动并继续解离，最终无法透过筛网（4）的集流体与小球来到螺旋输送装置（2）的末端并通过星型卸料装置c（13）排入到料斗b（14）；

S4、一段加热装置（5）和二段加热装置（10）中产生并通过气体管路系统（16）收集的热解气体给入尾气处理装置（18）进行冷凝处理，将冷凝处理获得的热解油可作为燃料为一段加热装置（5）和二段加热装置（10）提供能量，冷凝之后的气体在尾气处理装置可被进一步处理至达标排放，此后将整个流程中的尾气进行收集处理并达标排放，避免产生二次污染。

6.根据权利要求5所述的资源化方法，其特征在于：将料斗a（12）内收集的细粒级电极材料直接进行酸浸处理实现各金属元素离子化，并通过真空过滤实现金属离子溶液与其他固体杂质的分离，实现退役锂离子电池电极材料中高价值金属元素的回收，酸浸过程无需加入还原剂且所用酸有无还原性均可。