[發明專利]一種處理動力電池拆解產生的含鐵酸性廢水的裝置和方法

有效

• 申請號: 201110425718.1
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102424493A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 李長東;陳清后;余海軍
• 申請（專利權）人: 佛山市邦普循環科技有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C01G49/10;C02F1/76
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊;裘暉

技術領域

本發明屬于工業三廢處理技術領域，具體涉及一種處理動力電池拆解過程中產生的含鐵酸性廢水的裝置和方法。

背景技術

廢電池的污染及其治理已成為社會最為廣泛關注的環境保護焦點之一。目前每輛電動自行車多數使用3或4只鉛酸電池(一組)，每組電池重量約在12-16千克之間。按每個電池平均使用壽命1.5年計，我國每年有40萬噸以上的電動自行車用電池報廢，數量之大著實令人擔憂。

電動車產生的動力電池屬于危險廢物。電池在正常使用過程中，并不會對環境造成影響，但如果內部的重金屬鹽和酸堿等泄露出來，進入土壤或水源等環境介質，就會通過食物鏈等途徑進入人體，長期積蓄難以排除，將損害人的神經系統、造成血液中毒和其它的病變；廢電池對環境破壞也是巨大的。如果能合理的回收處置方法，廢動力電池可以成為寶貴的再生資源。

動力電池拆解時一般含有外殼、鐵、鋁、薄膜、正、負極材料和電解液。廢物組成中錫鎳化合物占90％以上，比如鋰電池的電解液(碳酸二乙酯-DEC)是無色、稍有氣味的易燃液體，遇明火、高熱有引起燃燒的危險，吸入該液體后會引起頭痛、頭昏、虛弱、惡心、呼吸困難等癥狀。電解液或其高濃度蒸氣有刺激性。其中對鋰鹽的添加劑(亞硫酸乙烯酯ES)、氯氣等的接觸和吸入都會產生長期毒性作用而引起頭痛、乏力、失眠以及呼吸道刺激癥狀，可致過敏性或接觸性皮炎。如果這些含鐵酸性廢水、含有害的氣體處理不當會存在產生二次污染、造成嚴重環境風險隱患的潛在威脅。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種處理動力電池拆解過程中產生的含鐵酸性廢水的裝置。

本發明的另一目的在于提供一種處理動力電池拆解過程中產生的含鐵酸性廢水的方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種處理動力電池拆解產生的含鐵酸性廢水的裝置，包括通過管道依次連接的含鐵酸性廢水池、不銹鋼反應釜、高濃度酸液池和防腐氯化塔；

不銹鋼反應釜內設有篩網，篩網上堆積鐵屑；不銹鋼反應釜頂部內設有噴淋頭與含鐵酸性廢水池連通，含鐵酸性廢水通過噴淋頭噴灑到釜內；篩網下方的釜壁上設有氯氣進口，氯氣通過篩網上的篩孔在釜內上升，其與向下噴灑的含鐵酸性廢水、及鐵屑接觸，三者發生一系列反應；銹鋼反應釜底部與高濃度酸液池連通；

防腐氯化塔內設有篩網、鐵屑和氯氣進口，其相互位置關系與不銹鋼反應釜內的一樣；防腐氯化塔頂部內設有噴淋頭與高濃度酸液池連通，高濃度酸液通過噴淋頭噴灑到防腐氯化塔內；氯氣通過篩網上的篩孔在塔內上升，其與向下噴灑的高濃度酸液、及鐵屑接觸，三者發生一系列反應；防腐氯化塔底部設有三氯化鐵出口。

所述的高濃度酸液池底部還設有排空管，在維修、維護、檢查、停止運行等多種環境下都需要用到排空管；

所述的不銹鋼反應釜和防腐氯化塔分別設有抽風口和出渣口；

所述的噴淋頭為聚氯乙烯硬塑料噴淋頭，其噴水時水與不銹鋼反應釜縱軸線或防腐氯化塔縱軸線形成的角度最大為60°；

所述的篩網為乙丙共聚物篩網；

所述鐵屑的體積占到篩網到塔頂/釜頂容積的70％。

一種基于上述裝置的處理動力電池拆解產生的含鐵酸性廢水的方法，包括以下步驟：

(1)將含鐵酸性廢水通入不銹鋼反應釜，同時通入氯氣；氯氣通入速率與含鐵酸性廢水的通入速率以及含鐵酸性廢水中的Fe³⁺、H⁺、FeCl₃、HCl等物質的濃度有關，需要根據具體的成分、濃度、通入速率而確定。一般情況下，氯氣通入速率為10-15m³/s，含鐵酸性廢水通入速率為1.5-4.5m³/s。

在上述過程中不銹鋼反應釜中發生反應1、2和3；噴淋過程中，因氧化不足，反應進行得不夠完全，不銹鋼反應釜的流出液除了含有FeCl₃還有含有少量的FeCl₂，形成高濃度酸液。通過離子方程式可以計算出高濃度酸液池中含有24.332％(質量百分比)的FeCl₃、1.837％的FeCl₂和2.838％的HCl；

2Fe+FeCl₃＝3FeCl₂???????(1)

Fe+HCl＝FeCl₂+H₂↑??????(2)