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废旧电池湿法回收全流程工艺--3

3、经梯级利用后余能不足的磷酸铁锂电池单体进入破碎机热解工序。破碎及热解工序除电池上料外均采用自动化设备作业,全程密闭,通过输送带或气动输送。热解输出极粉直接混合浆化,浆化后的物料通过管道泵到循环利用车间进行碳酸锂生产工序。

 

4、锂电池单体投入破碎生产线,但主体破碎、分选工序均相同,生产设备和输送机均密闭设置,防止污染物的无组织排放。其中,输送机为适应废旧电池的输送而研发,在皮带机上增加了密封挡板和导料斗,防止废旧电池散落和外露,具体工艺流程如下:

1)破碎及热解退役磷酸铁电池送至上料系统,通过皮带输送至破碎机内进行带电破碎,破碎过程通氮气保护,通过一次剪切破碎,使破碎后的物料充分分散,破碎后物料呈片状,粒度≤40mm,电池破碎粒度≤15mm。破碎后的极片料进入热解炉,采用氮气保护绝氧热解,热解温度600~700℃,热解时间1h。将破碎料中的电解液、隔膜(PE、PP)、PVDF粘黏剂等有机物裂解为短碳链烷烃类小分子有机物,解决电解液燃爆风险,同时热解焙烧后的极片料相对松散便于后端极粉剥离。粘结剂主要成分是含碳氢氧的有机物和聚偏氟乙烯(PVDF),含碳氢氧的有机物主要成分为丁苯乳胶(C12H14)、羧甲基纤维素(C8H16O8)、聚丙烯酸(-[-CH2-CH(COOH)-]-n)、聚丙烯酸酯(C3H4O2)n;PVDF的化学方程式为(CH2CF2)n。

2)在热解炉里面发生的反应方程式如下:电解液主要成分为含碳氢氧的有机物,如碳酸乙烯酯EC(分子式C3H4O3)、碳酸甲乙酯EMC(分子式C4H8O3)、碳酸二甲酯DMC(分子式C3H6O3)等,和LiPF6。电解液里面的有机物,在热解炉中蒸发为气态进入废气燃烧炉。

3)在热解炉里面发生的反应方程式如下:热解焙烧炉过程中有机物粘结剂、六氟磷酸锂、有机碳酸酯溶剂和隔膜等物质发生大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应,形成液态、气态及固态生成物,热解废气通入二燃室与天然气、空气燃烧发生氧化反应,使各类有机物充分氧化燃烧生成HF、H3PO4、H2O和CO2,燃烧废气经急冷塔冷却(同时阻止二噁英继续生成)至110~120℃后进入碱液喷淋塔脱氟,再经过性炭吸附除二噁英后由袋式除尘器收尘后达标排放。破碎过程产出的的钢壳、铜箔、铝箔均为一般固体废物,分别通过吨袋包装转运至一般固废及危险废物暂存场地贮存外售。除尘灰主要成分为热解极粉,在系统内回用。

(1)废气中:HF+NaOH=NaF+H2OH3PO4+3NaOH=Na3PO4+H2O

(2)热解过程污染物产生情况:拆解、破碎过程产生的有机废气及电池热解过程产生的G1热解废气,污染物因子主要为颗粒物、有机废气、氟化物、磷酸雾。

(3)布袋除尘收集的除尘灰主要为极粉,除尘灰进入浆化槽浆化后泵至4#车间进行后续工序。磷酸为难挥发酸,反应生成的磷酸经废气喷淋塔冷却吸收后,不会以气态的形式存在,因此不考虑磷酸排放的情形。热解后的物料通过筛分、风选、磁选、等工序,分别得到钢壳、正负极片。正负极片通过干式气流剥离机将铜、铝箔表面的正负极粉剥离下来,得到极粉、铜铝箔,极粉加入碱洗渣清洗水在2#、3#车间浆化槽直接混合浆化,浆化后的物料通过管道泵送至4#循环利用车间。铜铝箔再进入色选机,色选机内由电磁阀工作吹出光源探测出的异色颗粒吹至接料斗内色选进行分离,色选的原理为物料从顶部的集料斗进入机器,通过供料装置(振动器)的振动,将被选物料沿供料分配槽下落。物料通过滑槽上端震动器,顺滑槽加速下滑进入分选箱内进入分选箱后,从图像处理传感器CCD 和背景装置间穿过,在光源的作用下,CCD 接受来自被选物料的合成光信号,使系统产生输出信号,并放大处理后传输至 FPGA+ARM 运算处理系统,然后由控制系统发出指令驱动喷射电磁阀动作,将其中异色铜铝箔吹至出料斗的废料腔内流走,分别得到铜箔、铝箔。

发布时间:2025/1/4 19:27:33 查看:67次

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