[發明專利]一種廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法

在審

• 申請號: 202010067544.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111271711A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 朱準平;肖云凱;鐘堅;李浩
• 申請（專利權）人: 上海智迭科技有限公司
• 主分類號: F23G5/027
• 分類號: F23G5/027;F23G5/033;F23G5/14;F23G5/44;F23G5/46;F23G7/00;F23G7/07;F23J15/02;F24D15/02
• 代理公司: 天津英揚昊睿專利代理事務所(普通合伙) 12227
• 代理人: 徐忠麗

1.一種廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于采用以下處理流程：

1)廢舊鋰電池，先經過充分放電；

2)廢舊鋰電池通過密閉輸送的方式進入粉碎機，粉碎機采取密封的工作方式，頂部設有氣體收集裝置，同時設置廢舊電池的進料口，底部設有粉碎后的廢舊電池出料口；粉碎機直接加設在碳化設備的入口上方；粉碎機運行過程中內部充惰性氣體保護，防止氧氣進入，并設有含氧量監測儀；惰性氣體通常為氮氣或二氧化碳；

3)經粉碎后的鋰電池，包括電池包的外殼、電芯的金屬外殼、隔膜、電解質、有機溶液、正負極材料的混合粉碎物，通過密閉管道經過進料閥，進入碳化設備；

所述碳化設備包括四個部分，分別是氣體燃燒室、碳化室、氣體燃燒裝置、輔助加熱裝置，工作流程為：

①、通過輔助加熱裝置將工作溫度提升至250～900℃；

②、鋰電池的混合粉碎物首先進入碳化室，進行無氧條件下的高溫加熱，使混合物中的有機質完全分解，形成固、氣兩相的物質，其中固體主要為有機物碳化后的固體碳與混合物中的無機成分，共同排放出碳化設備，經過充分降溫至100℃以下后，收集進入下一道處理工藝；生成的氣體主要為可燃性的一氧化碳、氫氣及小分子的烷、烯、烴類不凝性氣體為主，同時包括電解液中六氟磷酸鋰等含氟原料分解釋放出的HF，混合氣體進入氣體燃燒室，經過燃燒后，將可燃性有機氣體完全燃燒后，排出碳化設備，進入尾氣處理流程；氣體在碳化設備內的燃燒通常需要經過二次燃燒，第一次為主動燃燒，燃燒溫度一般為800～1000℃，第二次為被動，即天然氣為輔助熱源參與燃燒，最高溫度可達1200℃；兩次燃燒的總停留時間，一般大于2秒；

③、碳化過程根據鋰電池的種類不同，調整碳化溫度和碳化時間，通常最高溫度區間為300～900℃，碳化周期為10～60分鐘；

4)經碳化后的固體產物，先經過間接降溫，降溫至100℃以下，然后進入分選流程，將各類金屬與非金屬通過物理方式進行分選分類，成為工業生成的原料，重復利用。

2.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：為降低氟化物對碳化設備的腐蝕，在碳化過程的碳化室內、氣體燃燒的燃燒室內，可加裝除氟裝置，包括但不僅限于以壓縮氮氣作為動力，將高純氧化鈣或碳酸鈉等堿性粉末藥劑噴射進入碳化室和氣體燃燒室內，形成的氟化物粉末部分隨同尾氣進入尾氣處理系統，小部分沉降混入最終固體產物中。

3.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：所述處理流程，從廢舊鋰電池開始進入粉碎裝置前至冷卻結束，物料始終處于封閉運行流程，尤其是碳化處理前后，以惰性氣體進行密封，并在粉碎、碳化、冷卻段加裝含氧量監測，防止氣體溢出，同時隔絕氧氣進入。

4.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：所述碳化設備排放的尾氣如不能完全燃燒，則首先進入催化燃燒或其他除VOCS裝置，然后連同粉碎機上方收集的氣體經過進一步除酸和除塵后，達到排放標準即可排放。

5.根據權利要求2所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：其他尾氣處理系統還包括脫硝系統、活性炭吸附系統。

6.根據權利要求4所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：除酸的工藝采用半干法或濕法，優選采用半干法。

7.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：所述步驟4)中的物理方式采用磁選或者比重分選。

8.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：所述含氧量監測儀設置的位置包括所述粉碎機出料口、所述碳化設備的碳化室內和碳化設備的排氣口處。

9.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：所述碳化設備的氣體燃燒室內、碳化室內、煙氣管道、除塵器內均設置壓力監測儀。

10.根據權利要求1所述廢舊鋰電池的連續碳化熱解處置方法，其特征在于：在所述粉碎機內、碳化室內、氣體燃燒室內加裝除氟裝置，采用以壓縮氮氣作為動力，噴射生石灰或小蘇打高純度堿性粉末。