專利名稱：一種廢鋰負(fù)極片的回收系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢物再生綜合回收利用，特別是涉及廢鋰負(fù)極片的回收系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著鋰電池技術(shù)的快速發(fā)展，其廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，隨之而來的是廢棄鋰電池的數(shù)量增長驚人。采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)對廢棄鋰電池進(jìn)行資源化回收利用，不僅能減少其對環(huán)境的潛在污染，而且具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。鋰負(fù)極片典型的構(gòu)造見圖1和圖2所示，其主體部分為鋰片11，另外還包括壓合在鋰片上的集流網(wǎng)12和鉚接在鋰片上的極耳13 ;集流網(wǎng)12是由金屬鎳或不銹鋼加工而成的金屬網(wǎng)，極耳13是一帶狀金屬片，其材質(zhì)也是金屬鎳或不銹鋼。鋰屬于堿金屬，其性質(zhì)活潑，能與空氣中的氮?dú)?、氧氣、水、二氧化碳等發(fā)生反應(yīng)，將其暴露于空氣中有燃燒的危險(xiǎn)。目前，鋰負(fù)極片的回收工藝一般采用與水反應(yīng)的工藝，即用水將金屬鋰反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰溶液進(jìn)行回收再利用。從資源價(jià)值最大化的角度觀察，目前金屬鋰的價(jià)格大概是氫氧化鋰價(jià)格的10 11倍,雖然理論上I噸的金屬鋰與水反應(yīng)能轉(zhuǎn)化為3.45噸的氫氧化鋰,但總體價(jià)值上,顯然I噸的金屬鋰比3.45噸的氫氧化鋰要高得多?？梢姡瑢⒔饘黉囖D(zhuǎn)化為氫氧化鋰進(jìn)行回收，損失了相當(dāng)大一部分的資源價(jià)值。此外，金屬鋰與水反應(yīng)釋放出大量氫氣 以及產(chǎn)生大量熱量，處理過程具有一定的危險(xiǎn)性，且加入的水量要適量，水量不足，則體系溫度飆升，增加處理過程的危險(xiǎn)性，水量過多，則處理后得到的氫氧化鋰溶液濃度太稀，儲運(yùn)成本進(jìn)一步增加。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種廢鋰負(fù)極片的回收系統(tǒng)及方法，采用該系統(tǒng)和方法，在回收廢鋰過程中，安全可靠、綠色環(huán)保，無廢氣廢水廢渣產(chǎn)生，且金屬鋰以單質(zhì)的形式回收，資源回收價(jià)值高。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
設(shè)計(jì)、使用一種廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，包括洗鋰槽、洗鋰罐、循環(huán)泵和加熱器；所述洗鋰槽上配有槽蓋，所述洗鋰罐為閉合式多孔金屬容器；所述洗鋰槽內(nèi)盛裝有導(dǎo)熱液體，洗鋰槽的豎壁上方開有溢流口 ；所述循環(huán)泵借助管道與加熱器連通，所述加熱器經(jīng)第一路進(jìn)液管道與洗鋰槽連通，加熱器經(jīng)第二路進(jìn)液管道連通至洗鋰罐，所述洗鋰槽借助出液管道與循環(huán)泵連通；所述出液管道上設(shè)有第一閥門，所述第一路進(jìn)液管道上設(shè)有第二閥門，所述第二路進(jìn)液管道設(shè)有第三閥門；回收廢鋰負(fù)極片時(shí)，先將廢鋰負(fù)極片放入洗鋰罐內(nèi)，再將整個(gè)洗鋰罐懸空置于洗鋰槽中，使洗鋰罐的上表面低于導(dǎo)熱液體面，啟動循環(huán)泵和加熱器，在開始加熱階段，打開第一閥門和第二閥門，關(guān)閉第三閥門，此時(shí)導(dǎo)熱液體為直接循環(huán)，對整個(gè)洗鋰槽中的導(dǎo)熱液體循環(huán)沖動攪拌加熱；當(dāng)導(dǎo)熱液體溫度接近金屬鋰的熔點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉第二閥門，打開閥門第三閥門，導(dǎo)熱液體經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入洗鋰罐，在泵壓下對廢鋰負(fù)極片進(jìn)行沖刷攪拌熔化，繼續(xù)加熱，維持導(dǎo)熱介質(zhì)溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐中的廢鋰負(fù)極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰在液壓下從小孔進(jìn)入洗鋰槽，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團(tuán)往上浮升，經(jīng)洗鋰槽上部的溢流口采出回收。所述洗鋰槽豎壁外側(cè)設(shè)有保溫夾套層，該保溫夾套層內(nèi)填充有保溫介質(zhì)。所述保溫夾套層上設(shè)有保溫介質(zhì)入口和保溫介質(zhì)出口，所述保溫介質(zhì)可以是礦物型或合成型導(dǎo)熱油。所述導(dǎo)熱液體是礦物型或合成型導(dǎo)熱油、或離子液體。還包括儲存罐，用于儲裝導(dǎo)熱液體，該儲存罐借助管道與循環(huán)泵連通，儲存罐與循環(huán)泵之間的管道上設(shè)有第四閥門。所述洗鋰罐上的孔徑為lmm-5mm。本發(fā)明的另一目的是:
提出一種廢鋰負(fù)極片回收方法，包括如下步驟:
A.設(shè)置豎壁上方開有溢流口的洗鋰槽，并配有槽蓋；
B.設(shè)置循環(huán)泵和加熱器，兩者借助管道連通；將所述加熱器經(jīng)第一路進(jìn)液管道與洗鋰槽連通；設(shè)置洗鋰罐，為閉合式多孔金屬容器；將加熱器經(jīng)第二路進(jìn)液管道連通至洗鋰罐，將所述洗鋰槽借助出液管道與循環(huán)泵連通；在所述出液管道上設(shè)置第一閥門，在所述第一路進(jìn)液管道上設(shè)置第二閥門，在所述第二路進(jìn)液管道設(shè)置第三閥門；在洗鋰槽內(nèi)盛裝導(dǎo)熱液體；
C.回收廢鋰負(fù)極片時(shí)，先將廢鋰負(fù)極片放入洗鋰罐內(nèi)，再將整個(gè)洗鋰罐懸空置于洗鋰槽中，使洗鋰罐的上表面低于導(dǎo)熱液體面，啟動循環(huán)泵和加熱器，在開始加熱階段，打開第一閥門和第二閥門，關(guān)閉第三閥門，此時(shí)導(dǎo)熱液體為直接循環(huán)，對整個(gè)洗鋰槽中的導(dǎo)熱液體循環(huán)沖動攪拌加熱；當(dāng)導(dǎo)熱液體溫度接近金屬鋰的熔點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉第二閥門，打開閥門第三閥門，導(dǎo)熱液體經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入洗鋰罐，在泵壓下對廢鋰負(fù)極片進(jìn)行沖刷攪拌熔化，繼續(xù)加熱，維持導(dǎo)熱介質(zhì)溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐中的廢鋰負(fù)極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰在液壓下從小孔進(jìn)入洗鋰槽，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團(tuán)往上浮升，經(jīng)洗鋰槽上部的溢流口采出回收。本發(fā)明廢鋰負(fù)極片回收方法還包括步驟D，經(jīng)溢流口采出回收的液態(tài)金屬鋰?yán)鋮s后用液體石臘保存。`同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)及方法的有益效果在于:1.金屬鋰以單質(zhì)的形式回收，資源回收價(jià)值高；2.整個(gè)回收過程中在封閉的環(huán)境下進(jìn)行，且不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不發(fā)生劇烈放熱反應(yīng)，不排放廢氣廢液廢渣，綠色環(huán)保且安全可靠；3.巧妙利用液力攪拌，無需設(shè)置機(jī)械攪拌裝置，系統(tǒng)設(shè)備成本低；4.設(shè)置保溫夾套層，保證了洗鋰槽內(nèi)溫度的均勻和穩(wěn)定性。


圖1是一種類型鋰負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意 圖2是另一種類型鋰負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示之優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。一種廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，如圖3所示，包括洗鋰槽1、洗鋰罐9、循環(huán)泵4和加熱器5 ;所述洗鋰槽I上配有槽蓋3，所述洗鋰罐9為閉合式多孔金屬容器，孔徑一般設(shè)置為
;所述洗鋰槽I內(nèi)盛裝有導(dǎo)熱液體100，洗鋰槽I的豎壁上方開有溢流口 7 ;所述循環(huán)泵4借助管道與加熱器5連通，所述加熱器5經(jīng)第一路進(jìn)液管道30與洗鋰槽I連通，加熱器5經(jīng)第二路進(jìn)液管道31連通至洗鋰罐9，所述洗鋰槽I借助出液管道32與循環(huán)泵4連通；所述出液管道32上設(shè)有第一閥門61，所述第一路進(jìn)液管道30上設(shè)有第二閥門62，所述第二路進(jìn)液管道31設(shè)有第三閥門63 ;還包括儲存罐8，用于儲裝導(dǎo)熱液體100，該儲存罐8借助管道與循環(huán)泵4連通，儲存罐8與循環(huán)泵4之間的管道上設(shè)有第四閥門64。如圖3所示，所述洗鋰槽I豎壁外側(cè)設(shè)有保溫夾套層2，該保溫夾套層2內(nèi)填充有保溫介質(zhì)；所述保溫夾套層2上設(shè)有保溫介質(zhì)入口 21和保溫介質(zhì)出口 22，所述保溫介質(zhì)可以是礦物型或合成型導(dǎo)熱油。這樣可以有效保證洗鋰槽I內(nèi)的導(dǎo)熱液體溫度的均勻和穩(wěn)定性。下面結(jié)合圖3說明下采用本發(fā)明廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)回收廢鋰負(fù)極片的過程，也即對本發(fā)明廢鋰負(fù)極片回收方法的說明?；厥詹襟E如下:
A.設(shè)置豎壁上方開有溢流口7的洗鋰槽1，并配有槽蓋3 ； B.設(shè)置循環(huán)泵4和加熱器5，兩者借助管道連通；將所述加熱器5經(jīng)第一路進(jìn)液管道30與洗鋰槽I連通；設(shè)置洗鋰罐9，為閉合式多孔金屬容器，孔徑一般設(shè)置為1_-5_ ;將加熱器5經(jīng)第二路進(jìn)液管道31連通至洗鋰罐9 ;將所述洗鋰槽I借助出液管道32與循環(huán)泵4連通；在所述出液管道32上設(shè)置第一閥門61，在所述第一路進(jìn)液管道30上設(shè)置第二閥門62，在所述第二路進(jìn)液管道31設(shè)置第三閥門63 ;在洗鋰槽I內(nèi)盛裝導(dǎo)熱液體100 ;設(shè)置儲存罐8，用于儲裝導(dǎo)熱液體100，該儲存罐8借助管道與循環(huán)泵4連通，儲存罐8與循環(huán)泵4之間的管道上設(shè)有第四閥門64 ;還包括設(shè)置儲存罐8的步驟，用于儲裝導(dǎo)熱液體100，該儲存罐8借助管道與循環(huán)泵4連通，儲存罐8與循環(huán)泵4之間的管道上設(shè)有第四閥門64 ；
C.回收廢鋰負(fù)極片時(shí)，先將廢鋰負(fù)極片放入洗鋰罐9內(nèi)，再將整個(gè)洗鋰罐9懸空置于洗鋰槽I中，使洗鋰罐9的上表面低于導(dǎo)熱液體面，啟動循環(huán)泵4和加熱器5，在開始加熱階段，打開第一閥門61和第二閥門62，關(guān)閉第三閥門63，此時(shí)導(dǎo)熱液體100為直接循環(huán)，對整個(gè)洗鋰槽I中的導(dǎo)熱液體100循環(huán)沖動攪拌加熱；當(dāng)導(dǎo)熱液體100溫度接近金屬鋰的熔點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉第二閥門62，打開閥門第三閥門63，導(dǎo)熱液體100經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入洗鋰罐9，在泵壓下對廢鋰負(fù)極片進(jìn)行沖刷攪拌熔化，繼續(xù)加熱，維持導(dǎo)熱介質(zhì)溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐9中的廢鋰負(fù)極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰在液壓下從小孔進(jìn)入洗鋰槽1，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團(tuán)往上浮升，經(jīng)洗鋰槽I上部的溢流口 7采出回收；
D.經(jīng)溢流口7采出回收的液態(tài)金屬鋰?yán)鋮s后用液體石蠟保存。所述第四閥門64 —般都是出于關(guān)閉狀態(tài)，只有在洗鋰槽I內(nèi)的導(dǎo)熱液體100損耗后須補(bǔ)充時(shí)，才打開第四閥門64，由儲存罐8給洗鋰槽I內(nèi)補(bǔ)充導(dǎo)熱液體。本發(fā)明中，所述導(dǎo)熱液體100是礦物型或合成型導(dǎo)熱油，例如甲基硅油，也可以是其他類型的導(dǎo)熱載體，例如:離子液體。所述導(dǎo)熱液體必須經(jīng)過嚴(yán)格的脫水預(yù)處理，可以先進(jìn)行分階段加熱脫水，再使用分子篩等干燥劑脫水，將導(dǎo)熱液體含水率降低到Ippm以下，以避免金屬鋰與導(dǎo)熱液體所含水分發(fā)生反應(yīng)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，其特征在于:包括洗鋰槽(I)、洗鋰罐(9)、循環(huán)泵(4)和加熱器(5);所述洗鋰槽(I)上配有槽蓋(3)，所述洗鋰罐(9)為閉合式多孔金屬容器；所述洗鋰槽(I)內(nèi)盛裝有導(dǎo)熱液體(100)，洗鋰槽(I)的豎壁上方開有溢流口( 7);所述循環(huán)泵(4)借助管道與加熱器(5)連通，所述加熱器(5)經(jīng)第一路進(jìn)液管道(30)與洗鋰槽(I)連通，加熱器(5)經(jīng)第二路進(jìn)液管道(31)連通至洗鋰罐(9)，所述洗鋰槽(I)借助出液管道(32)與循環(huán)泵(4)連通；所述出液管道(32)上設(shè)有第一閥門(61)，所述第一路進(jìn)液管道(30)上設(shè)有第二閥門(62)，所述第二路進(jìn)液管道(31)設(shè)有第三閥門(63);回收廢鋰負(fù)極片時(shí)，先將廢鋰負(fù)極片放入洗鋰罐(9)內(nèi)，再將整個(gè)洗鋰罐(9)懸空置于洗鋰槽(I)中，使洗鋰罐(9)的上表面低于導(dǎo)熱液體面，啟動循環(huán)泵(4)和加熱器(5)，在開始加熱階段，打開第一閥門(61)和第二閥門(62)，關(guān)閉第三閥門(63)，此時(shí)導(dǎo)熱液體(100)為直接循環(huán)，對整個(gè)洗鋰槽(I)中的導(dǎo)熱液體(100)循環(huán)沖動攪拌加熱；當(dāng)導(dǎo)熱液體(100)溫度接近金屬鋰的熔點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉第二閥門(62)，打開閥門第三閥門(63)，導(dǎo)熱液體(100)經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入洗鋰罐(9)，在泵壓下對廢鋰負(fù)極片進(jìn)行沖刷攪拌熔化，繼續(xù)加熱，維持導(dǎo)熱介質(zhì)溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐(9)中的廢鋰負(fù)極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰在液壓下從小孔進(jìn)入洗鋰槽(I )，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團(tuán)往上浮升，經(jīng)洗鋰槽(I)上部的溢流口(7)采出回收。
2.如權(quán)利要求1所述的廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，其特征在于:所述洗鋰槽(I)豎壁外側(cè)設(shè)有保溫夾套層(2 )，該保溫夾套層(2 )內(nèi)填充有保溫介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，其特征在于:所述保溫夾套層(2)上設(shè)有保溫介質(zhì)入口(21)和保溫介質(zhì)出口(22)，所述保溫介質(zhì)是礦物型或合成型導(dǎo)熱油；所述導(dǎo)熱液體是礦物型或合成型導(dǎo)熱油、或離子液體。
4.如權(quán)利要求1所述的廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括儲存罐(8)，用于儲裝導(dǎo)熱液體(100)，該儲存 罐(8)借助管道與循環(huán)泵(4)連通，儲存罐(8)與循環(huán)泵(4)之間的管道上設(shè)有第四閥門(64)。
5.如權(quán)利要求1所述的廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)，其特征在于:所述洗鋰罐(9)上的孔徑為
6.一種廢鋰負(fù)極片回收方法，其特征在于，包括如下步驟: A.設(shè)置豎壁上方開有溢流口(7)的洗鋰槽(I)，并配有槽蓋(3); B.設(shè)置循環(huán)泵(4)和加熱器(5)，兩者借助管道連通；將所述加熱器(5)經(jīng)第一路進(jìn)液管道(30)與洗鋰槽(I)連通；設(shè)置洗鋰罐(9)，為閉合式多孔金屬容器，將加熱器(5)經(jīng)第二路進(jìn)液管道(31)連通至洗鋰罐(9 );將所述洗鋰槽(I)借助出液管道(32 )與循環(huán)泵(4 )連通；在所述出液管道(32)上設(shè)置第一閥門(61)，在所述第一路進(jìn)液管道(30)上設(shè)置第二閥門(62)，在所述第二路進(jìn)液管道(31)設(shè)置第三閥門(63);在洗鋰槽(I)內(nèi)盛裝導(dǎo)熱液體(100)； C.回收廢鋰負(fù)極片時(shí)，先將廢鋰負(fù)極片放入洗鋰罐(9)內(nèi)，再將整個(gè)洗鋰罐(9)懸空置于洗鋰槽(I)中，使洗鋰罐(9)的上表面低于導(dǎo)熱液體面，啟動循環(huán)泵(4)和加熱器(5)，在開始加熱階段，打開第一閥門(61)和第二閥門(62)，關(guān)閉第三閥門(63)，此時(shí)導(dǎo)熱液體(100)為直接循環(huán)，對整個(gè)洗鋰槽(I)中的導(dǎo)熱液體(100)循環(huán)沖動攪拌加熱；當(dāng)導(dǎo)熱液體(100)溫度接近金屬鋰的熔點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉第二閥門(62)，打開閥門第三閥門(63)，導(dǎo)熱液體(100)經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入洗鋰罐(9)，在泵壓下對廢鋰負(fù)極片進(jìn)行沖刷攪拌熔化，繼續(xù)加熱，維持導(dǎo)熱介質(zhì)溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐(9)中的廢鋰負(fù)極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰在液壓下從小孔進(jìn)入洗鋰槽(I )，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團(tuán)往上浮升，經(jīng)洗鋰槽(I)上部的溢流口(7)采出回收。
7.如權(quán)利要求6所述的廢鋰負(fù)極片回收方法，其特征在于:所述洗鋰槽(I)豎壁外側(cè)設(shè)有保溫夾套層(2 )，該保溫夾套層(2 )內(nèi)填充有保溫介質(zhì)。
8.如權(quán)利要求7所述的廢鋰負(fù)極片回收方法，其特征在于:所述保溫夾套層(2)上設(shè)有保溫介質(zhì)入口(21)和保溫介質(zhì)出口(22)，所述保溫介質(zhì)是礦物型或合成型導(dǎo)熱油；所述導(dǎo)熱液體是礦物型或合成型導(dǎo)熱油、或離子液體。
9.如權(quán)利要求6所述的廢鋰負(fù)極片回收方法，其特征在于:所述步驟B中，還包括設(shè)置儲存罐(8)的步驟，用于儲裝導(dǎo)熱液體(100)，該儲存罐(8)借助管道與循環(huán)泵(4)連通，儲存罐(8)與循環(huán)泵(4)之間的管道上設(shè)有第四閥門(64)。
10.如權(quán)利要求6所述的廢鋰負(fù)極片回收方法，其特征在于:還包括步驟D，經(jīng)溢流口(7)采出回收的液態(tài)金屬鋰?yán)鋮s后用液體石蠟保存。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢鋰負(fù)極片回收系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括洗鋰槽(1)、洗鋰罐(9)、循環(huán)泵(4)和加熱器(5)；循環(huán)泵(4)與加熱器(5)連通，加熱器(5)與洗鋰槽(1)和洗鋰罐(9)連通，洗鋰槽(1)循環(huán)泵(4)連通；先將廢鋰負(fù)極片放入洗鋰罐(9)內(nèi)，再將洗鋰罐(9)懸空置于洗鋰槽(1)中，開始對洗鋰槽(1)中的導(dǎo)熱液體(100)循環(huán)沖動攪拌加熱；當(dāng)導(dǎo)熱液體(100)溫度接近金屬鋰的熔點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)熱液體(100)經(jīng)加熱后進(jìn)入洗鋰罐(9)，繼續(xù)加熱升溫，使洗鋰罐(9)中的廢鋰負(fù)極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰進(jìn)入洗鋰槽(1)并集成液滴團(tuán)往上浮升，經(jīng)溢流口(7)采出回收。本系統(tǒng)和方法回收廢鋰安全可靠、資源回收價(jià)值高。
文檔編號C22B7/00GK103146922SQ20121055414
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者張艷華, 謝亨華, 劉士勵, 薛璐, 戴寧, 李瑩港 申請人:東江環(huán)保股份有限公司