[實用新型]一種水泥窯協同處置廢棄鋰離子電池的系統

有效

• 申請號: 201820964994.2
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN208712495U
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 肖喜才;劉恩輝
• 申請（專利權）人: 長沙中硅水泥技術開發有限公司;湘潭大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;H01M10/54
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 陶祥琲

本實用新型提供一種水泥窯協同處置廢棄鋰離子電池的系統，其根據廢棄鋰離子電池中所含物質的特性并針對現有技術中存在的難題提出，包括：廢棄鋰離子電池儲存裝置，無水無氧雙軸破碎機，立式熱解爐，中和塔，有價元素提煉系統和水泥窯系統；通過對廢棄鋰離子電池的分類預處理、無水無氧破碎解體、立式熱解爐蒸發分解燒結成固態混合渣、從固態混合渣中提取有價元素；再通過采用廉價的堿性水泥原料中和含氟、含磷化合物氣體、水泥窯高溫焚燒可燃廢氣并處理所有廢渣，實現清潔生產和環境保護。本實用新型設備結構簡單，能實現整個系統內資源和能源的最大化利用，且能實現采用簡單方法低成本回收有價元素物質。

技術領域

本實用新型涉及一種廢棄鋰離子電池回收利用的系統，具體涉及一種利用水泥窯協同處置廢棄鋰離子電池的系統，屬于廢棄鋰離子電池回收再利用技術領域。

背景技術

鋰離子電池具有電化學性能好、綠色環保等優點，鋰離子電池已廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、攝像機、數碼相機等領域，并有望在電動汽車、航天和儲能等方面得到廣泛的應用。鋰離子電池作為高科技、高產出、高利潤、高創匯的綠色環保型能源產品，被國外專家稱之為21世紀十大高科技之一或十大賺錢產業之一。特別是十九大報告中提出了要構建市場導向的綠色技術創新體系，壯大節能環保產業，科技部也發布了新能源汽車的重大專項， 2020年我國新能源汽車產銷量將突破300萬輛，這些政策可以說都為新能源汽車的發展帶來了重大的利好，同時也將進一步提升和發展鋰離子電池產業。

隨著電子產品消耗量日益增加，其消費量正以成倍的速度增長。相應的，也產生了大量的廢棄的鋰離子電池，這些廢棄鋰離子電池由于含有大量有機溶劑、過渡金屬元素、六氟磷酸鋰、隔膜、碳素、粘接劑以及多種添加劑等物質，如果不進行合理處置，在空氣中氧化或水解將產生大量有毒氣體和有毒物質，特別是六氟磷酸鋰具有很強的腐蝕性，遇水將釋放大量的HF劇毒氣體；其中的有機溶劑具有易燃、易爆、易化學反應以及毒害環境的風險；在自然環境中，鈷、鎳、錳、銅、鋁等金屬元素具有累計效應，借助生物鏈將最終危害人類生存，危害性巨大。同時，鋰離子電池中含有鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁、鐵等金屬元素和酯類溶劑等這些較高價值的物質。因此，對廢棄的鋰離子電池進行合理有效的資源化處置，不僅可以緩解潛在的環境污染壓力，同時能回收有價值的原材料，可以彌補我國戰略資源不足，對于保護環境和資源循環利用具有重大的意義。

鋰離子電池外觀有方形、圓柱形、紐扣型等不同形狀和尺寸大小不一，但其內部結構基本都是由機殼、正極、負極、有機粘接劑、有機電解液和隔膜紙組成。鋰離子電池中使用的負極材料多為碳素材料，電解質為LiPF₆，正極材料則為嵌鋰過渡金屬氧化物，如LiCoO₂、LiNiO₂、LiVO₂、LiFePO₄、LiCo_1-xNixO₂、LiCo_1-xMnxO₂、LiCo_1-x-yNi_xMn_yO₂、LiCo_1-x-yNi_xAl_yO₂及LiMn₂O₄等。目前，我國廢棄鋰離子電池處置技術研究還在起步階段，由于填埋方式具有潛在的環境污染風險和資源浪費等問題，已逐漸被濕法冶金、火法冶金、生物冶金和機械物理分離等處理方法所取代。這些處置技術一般都要經歷破碎解離、分選富集合冶煉提純等工藝過程。這些處置方法都存在以下難以解決的技術難題：

(1)造成二次污染

在廢棄鋰離子電池破碎解離、濕法冶煉或火法冶煉中工藝中，由于電解質LiPF₆的不穩定性，在空氣中與氧氣、水蒸氣等氧化和水解產生HF和PF₅劇毒氣體，或者易燃、易爆、易化學反應的有機溶劑造成安全危害以及環境污染。而且在酸洗或強堿中和提取有用金屬后，大量的酸堿溶液、含有重金屬的廢渣無法有效處理，對外排放會產生二次污染。