一种强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置 |
|||||||
| 申请号 | CN202223465611.2 | 申请日 | 2022-12-26 | 公开(公告)号 | CN219377472U | 公开(公告)日 | 2023-07-21 |
| 申请人 | 湖南五创循环科技股份有限公司; | 发明人 | 文何; 张家顺; 李青峰; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了一种强化废旧三元锂 电池 中正负极物料物理分选的装置，包括强化擦洗系统、 磁选 系统和搅拌‑浮选系统。所述强化擦洗系统中擦洗桶底部出料口通过物料输送装置和 橡胶 管与所述磁选系统相连，所述磁选系统由 弱磁选 机和高梯度 磁选机 组成，所述磁选系统中高梯度磁选机 机体 侧部排料口通过物料输送装置和橡胶管与所述搅拌‑浮选系统相连。本实用新型的强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置耦合了强化擦洗系统、磁选系统和搅拌‑浮选系统，强化擦洗系统可脱除正 负极材料 表面的有机膜；弱磁选机可清除透过筛网的 磁性 擦洗介质；高梯度磁选机和微泡浮选柱能够提高分选 精度 ，进而提高废旧三元锂电池正负极混合材料物理分选效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置，包括强化擦洗系统，其特征在于：还包括磁选系统和搅拌‑浮选系统，所述的强化擦洗系统中擦洗桶(2)底部出料口通过物料输送装置(7)和橡胶管(6)与所述的磁选系统相连，所述的磁选系统由弱磁选机磁滚筒(8)、弱磁选机电机(9)、高梯度磁选机电机(10)、高梯度磁选机机体(11)组成，所述的磁选系统中高梯度磁选机机体(11)侧部排料口通过物料输送装置(7)和橡胶管(6)与所述的搅拌‑浮选系统相连； |
||||||
| 说明书全文 | 一种强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置技术领域背景技术[0002] 三元锂电池具有循环寿命长、无记忆效应、能量密度高等优点，随着新能源产业的迅猛发展，其生产成本也逐渐下降，并在众多领域得以广泛应用。三元锂电池正负极材料富含Ni、Co、Mn、Li等金属，且其电解液中含有碳酸酯和六氟磷酸锂等有毒物质，如不对废旧三元锂电池进行妥善处理，将导致资源浪费和环境污染问题。废旧三元锂电池的回收问题对环境保护和资源可持续利用方面提出了新的挑战，研究人员已对正极材料中有价金属元素以及负极材料中石墨的回收利用开展了相关研究。 [0003] 目前废旧三元锂电池的回收主要包括预处理、二次处理和深度处理三个过程。由于废旧三元锂电池中仍残留部分电量，所以预处理过程包括深度放电和物理分选，其中物理分选法是指将电池拆解分离，对正负电极、集流体和电池外壳等进行破碎、粉磨、筛分、重选、磁选、浮选等，从而得到有价值的高含量的物质，为后续化学浸出过程做准备；二次处理的目的为将正负极材料与基底分离，常通过热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现；深度处理主要包括浸出和分离提纯两个过程，以提取出高纯度金属材料。 [0004] 现有相关技术中，废旧三元锂电池正负极混合材料分离普遍存在药剂消耗量大、正负极材料结构易破坏以及生产成本高等问题。 [0005] 公告号为CN112736314A的中国发明专利公开了一种废旧三元锂电池正负电极材料的物理分选回收方法，该发明将废旧三元锂电池正负电极混合材料置于350～450℃、惰性气氛条件下热解，冷凝收集得到电极材料，通过擦洗机消除正负极材料间黏附作用，并进一步通过磁选和浮选实现正负极材料的分离，浮选过程中需添加浮选药剂。但是，该发明对废旧三元锂电池正负极混合材料进行高温热解，容易破坏电池材料结构、生产成本高且浮选药剂消耗量大，因此针对该缺陷发明了一种强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置。 发明内容[0006] 针对上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置，包括强化擦洗系统、磁选系统和搅拌‑浮选系统，所述的强化擦洗系统中擦洗桶底部出料口通过物料输送装置和橡胶管与所述的磁选系统相连，所述的磁选系统由弱磁选机和高梯度磁选机组成，所述的磁选系统中高梯度磁选机机体侧部排料口通过物料输送装置和橡胶管与所述的搅拌‑浮选系统相连。 [0007] 进一步地，所述的强化擦洗系统由擦洗机电机、擦洗桶、擦洗桨、筛网组成，初始矿浆通过擦洗桶顶部给料，擦洗桶内置粗粒磁性材料，擦洗机电机安装于擦洗桨上，通过擦洗机电机驱动擦洗桨运转，擦洗桶底部出料口处安装有筛网，并通过物料输送装置和橡胶管与磁选系统连接。 [0008] 进一步地，所述的磁选系统由弱磁选机磁滚筒、弱磁选机电机、高梯度磁选机电机和高梯度磁选机机体组成，擦洗后的矿浆通过弱磁选机磁滚筒侧面入料口给料，通过弱磁选机电机驱动弱磁选机磁滚筒运转，与此同时，经过弱磁选后的矿浆由弱磁选机磁滚筒侧面排料口排出，通过物料输送装置和橡胶管由高梯度磁选机机体顶部入料口进入高梯度磁选机机体，通过高梯度磁选机电机调节场强，经过高梯度磁选后的矿浆由高梯度磁选机机体侧面排料口排出，并通过物料输送装置和橡胶管与搅拌‑浮选系统连接。 [0009] 进一步地，所述搅拌‑浮选系统由搅拌器电机、搅拌筒、四叶搅拌桨、浮选柱、微孔发泡板、空压机电机、空压机压力表、空压机压力罐组成。磁选后的矿浆通过搅拌桶底部入料口给料，药剂通过搅拌桶顶部给料，搅拌器电机安装于四叶搅拌桨上，通过搅拌器电机驱动四叶搅拌桨旋转，搅拌桶底部出料口与浮选柱上部入料口相连，搅拌处理后的料浆通过物料输送装置和橡胶管进入浮选柱，浮选柱底部开口处安装有微孔发泡板，并通过橡胶管与空压机压力罐相连，通过控制空压机电机将空压机压力罐中的空气鼓入料浆，料浆在浮选柱中进行分选作业。 [0010] 本实用新型与现有技术相比的有益效果是：(1)强化擦洗系统可除掉三元锂电池正负极混合材料中部分磁性物质，同时脱除正负极材料表面的有机膜，有利于正负极混合材料充分分离；(2)弱磁选机可有效清除透过筛网的磁性擦洗介质，高梯度磁选机能够实现正负极材料的初步分离，有助于提高浮选效率；(3)正负极混合材料和浮选药剂能够在搅拌桶中进行充分分散；(4)采用微细气泡浮选柱能够充分利用静态分选的原理提高分离精度，降低泡沫产品中正极材料的夹带；(5)经以上不同系统的耦合作用，本装置能够有效实现废旧三元锂电池中正负极混合材料的高效分离与回收。附图说明 [0011] 图1为本实用新型总体结构示意图。 [0012] 附图标记：1‑擦洗机电机，2‑擦洗桶，3‑擦洗桨，4‑筛网，5‑阀门，6‑橡胶管，7‑物料输送装置，8‑弱磁选机磁滚筒，9‑弱磁选机电机，10‑高梯度磁选机电机，11‑高梯度磁选机机体，12‑搅拌器电机，13‑搅拌桶，14‑四叶搅拌桨，15‑浮选柱，16‑微孔发泡版，17‑空压机电机，18‑空压机压力表，19‑空压机压力罐。 具体实施方式[0013] 下面结合具体的附图内容并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。 [0014] 如附图1所示，本实用新型公开了一种强化废旧三元锂电池中正负极物料物理分选的装置，包括擦洗机电机1，擦洗桶2，擦洗桨3，筛网4，阀门5，橡胶管6，物料输送装置7，弱磁选机磁滚筒8，弱磁选机电机9，高梯度磁选机电机10，高梯度磁选机机体11，搅拌器电机12，搅拌桶13，四叶搅拌桨14，浮选柱15，微孔发泡版16，空压机电机17，空压机压力表18，空压机压力罐19。 [0015] 如附图1所示，本实施例中强化擦洗系统包括擦洗机电机1，擦洗桶2，擦洗桨3，筛网4，初始矿浆通过擦洗桶2顶部给料，擦洗桶2的容积为5L，调节矿浆浓度为10％～20％，擦洗桶2内置粗粒三氧化二铁、四氧化三铁或石榴子石磁性材料，通过擦洗机电机1驱动擦洗桨3运转，擦洗桨搅拌转速为500r/min，以在去除部分磁性正极材料的同时脱除正负极材料表面的有机膜，擦洗桶2底部出料口处设有筛网4以隔离粗粒磁性擦洗介质，并通过物料输送装置7和橡胶管6将矿浆输送至磁选系统。 [0016] 如附图1所示，本实施例中磁选系统包括弱磁选机磁滚筒8，弱磁选机8为永磁筒式磁选机，磁场强度为72～200kA/m，所述的弱磁选机处理矿浆时间为10～20min，所述的高梯度磁选机为电磁浆料磁选机，磁场强度为480～1000kA/m，弱磁选机电机9，高梯度磁选机电机10，高梯度磁选机机体11。擦洗后的矿浆通过弱磁选机磁滚筒8侧面入料口给料，通过弱磁选机电机9驱动弱磁选机磁滚筒8运转，磁场强度为72～200kA/m，处理10～20min，残留磁性擦洗介质由弱磁选机磁滚筒8底部排料口排出，与此同时，剩余矿浆由弱磁选机磁滚筒8侧面排料口排出，通过物料输送装置7和橡胶管6由高梯度磁选机机体顶部入料口进入高梯度磁选机机体11，通过高梯度磁选机电机10调节场强至480～1000kA/m，处理10～15min，磁性物由高梯度磁选机机体底部排料口排出，剩余矿浆由高梯度磁选机机体侧面排料口排出，并通过物料输送装置7和橡胶管6将矿浆输送至搅拌‑浮选系统。 [0017] 如附图1所示，本实施例中搅拌‑浮选系统包括搅拌器电机12，搅拌桶13，四叶搅拌桨14，浮选柱15，微孔发泡版16，空压机电机17，空压机压力表18，空压机压力罐19。通过搅拌桶13底部入料口进入搅拌桶13，药剂通过搅拌桶13顶部注入矿浆，搅拌桶13的容积为5L，添加的药剂分别为100～1200g/t分散剂六偏磷酸钠，20～1800g/t抑制剂淀粉或羧甲基纤维素，50～800g/t捕收剂煤油或柴油；10～200g/t起泡剂甲基异丁基甲醇(MIBC)，通过调节搅拌器电机12控制四叶搅拌桨14转速至100r/min，使药剂和矿浆充分混合，调节矿浆浓度为10～20％，并通过物料输送装置7和橡胶管6将料浆输送至柱体直径1000mm、柱体高度5800mm的浮选柱15，微孔发泡板16安装在浮选柱15底部，空压机电机17与空压机压力罐19 3 相连，并通过0.6kw空压机电机17将空压机压力罐19中的空气以0.06m/min输入浮选柱15内。 [0018] 本装置主要用于废旧三元锂电池正负极混合材料的浮选分离，具体操作过程为如下。 [0019] (一)将废旧三元锂电池正负极混合材料矿浆加入至强化擦洗系统中，调控擦洗机电机1驱动擦洗桨3运转，并通过磁性介质去除部分磁性正极材料，同时脱除正负极材料表面的有机膜，擦洗桶2底部出料口处设有筛网4以隔离粗粒磁性擦洗介质，通过物料输送装置7和橡胶管6将处理后的矿浆输送至磁选系统内。 [0020] (二)矿浆进入弱磁选机后，通过弱磁选机电机9调节弱磁选机磁滚筒8转速，磁性擦洗介质由弱磁选机磁滚筒8底部排料口排出，剩余矿浆由弱磁选机磁滚筒8侧面排料口进入高梯度磁选机机体11，通过高梯度磁选机电机10调节场强大小，在通电磁性介质作用下，非磁性物石墨负极材料由高梯度磁选机机体底部排料口排出，磁性物正极材料由高梯度磁选机机体侧面排料口进入搅拌‑浮选系统。 [0021] (三)经过磁选后的矿浆通过搅拌桶13底部入料口进入搅拌桶13，药剂通过搅拌桶13顶部注入矿浆，调节搅拌器电机12控制四叶搅拌桨14使药剂和矿浆充分混合后，通过物料输送装置7和橡胶管6将料浆输送至浮选柱15，微孔发泡板16安装在浮选柱15底部，通过空压机电机17将空压机压力罐19中的空气输入浮选柱15中，疏水性较强的负极材料石墨随气泡上浮并最终成为泡沫产品，而亲水性的正极材料在重力的作用下从成为沉砂从浮选柱 15底部排出。 |
||||||
