專利名稱：一種廢鋰負極片的回收系統及方法
技術領域：
本發明涉及廢物再生綜合回收利用，特別是涉及廢鋰負極片的回收系統及方法。
背景技術：
隨著鋰電池技術的快速發展，其廣泛應用于各行各業，隨之而來的是廢棄鋰電池的數量增長驚人。采取適當的技術對廢棄鋰電池進行資源化回收利用，不僅能減少其對環境的潛在污染，而且具有很好的經濟效益。鋰負極片典型的構造見圖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12和鉚接在鋰片上的極耳13 ;集流網12是由金屬鎳或不銹鋼加工而成的金屬網，極耳13是一帶狀金屬片，其材質也是金屬鎳或不銹鋼。鋰屬于堿金屬，其性質活潑，能與空氣中的氮氣、氧氣、水、二氧化碳等發生反應，將其暴露于空氣中有燃燒的危險。目前，鋰負極片的回收工藝一般采用與水反應的工藝，即用水將金屬鋰反應轉化為氫氧化鋰溶液進行回收再利用。從資源價值最大化的角度觀察，目前金屬鋰的價格大概是氫氧化鋰價格的10 11倍,雖然理論上I噸的金屬鋰與水反應能轉化為3.45噸的氫氧化鋰,但總體價值上,顯然I噸的金屬鋰比3.45噸的氫氧化鋰要高得多。可見，將金屬鋰轉化為氫氧化鋰進行回收，損失了相當大一部分的資源價值。此外，金屬鋰與水反應釋放出大量氫氣 以及產生大量熱量，處理過程具有一定的危險性，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性，水量過多，則處理后得到的氫氧化鋰溶液濃度太稀，儲運成本進一步增加。發明內容本發明要解決的技術問題在于避免上述現有技術的不足之處而提出一種廢鋰負極片的回收系統及方法，采用該系統和方法，在回收廢鋰過程中，安全可靠、綠色環保，無廢氣廢水廢渣產生，且金屬鋰以單質的形式回收，資源回收價值高。本發明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現:
設計、使用一種廢鋰負極片回收系統，包括洗鋰槽、洗鋰罐、循環泵和加熱器；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；所述洗鋰槽內盛裝有導熱液體，洗鋰槽的豎壁上方開有溢流口 ；所述循環泵借助管道與加熱器連通，所述加熱器經第一路進液管道與洗鋰槽連通，加熱器經第二路進液管道連通至洗鋰罐，所述洗鋰槽借助出液管道與循環泵連通；所述出液管道上設有第一閥門，所述第一路進液管道上設有第二閥門，所述第二路進液管道設有第三閥門；回收廢鋰負極片時，先將廢鋰負極片放入洗鋰罐內，再將整個洗鋰罐懸空置于洗鋰槽中，使洗鋰罐的上表面低于導熱液體面，啟動循環泵和加熱器，在開始加熱階段，打開第一閥門和第二閥門，關閉第三閥門，此時導熱液體為直接循環，對整個洗鋰槽中的導熱液體循環沖動攪拌加熱；當導熱液體溫度接近金屬鋰的熔點時，關閉第二閥門，打開閥門第三閥門，導熱液體經加熱器加熱后進入洗鋰罐，在泵壓下對廢鋰負極片進行沖刷攪拌熔化，繼續加熱，維持導熱介質溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐中的廢鋰負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入洗鋰槽，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團往上浮升，經洗鋰槽上部的溢流口采出回收。所述洗鋰槽豎壁外側設有保溫夾套層，該保溫夾套層內填充有保溫介質。所述保溫夾套層上設有保溫介質入口和保溫介質出口，所述保溫介質可以是礦物型或合成型導熱油。所述導熱液體是礦物型或合成型導熱油、或離子液體。還包括儲存罐，用于儲裝導熱液體，該儲存罐借助管道與循環泵連通，儲存罐與循環泵之間的管道上設有第四閥門。所述洗鋰罐上的孔徑為lmm-5mm。本發明的另一目的是:
提出一種廢鋰負極片回收方法，包括如下步驟:
A.設置豎壁上方開有溢流口的洗鋰槽，并配有槽蓋；
B.設置循環泵和加熱器，兩者借助管道連通；將所述加熱器經第一路進液管道與洗鋰槽連通；設置洗鋰罐，為閉合式多孔金屬容器；將加熱器經第二路進液管道連通至洗鋰罐，將所述洗鋰槽借助出液管道與循環泵連通；在所述出液管道上設置第一閥門，在所述第一路進液管道上設置第二閥門，在所述第二路進液管道設置第三閥門；在洗鋰槽內盛裝導熱液體；
C.回收廢鋰負極片時，先將廢鋰負極片放入洗鋰罐內，再將整個洗鋰罐懸空置于洗鋰槽中，使洗鋰罐的上表面低于導熱液體面，啟動循環泵和加熱器，在開始加熱階段，打開第一閥門和第二閥門，關閉第三閥門，此時導熱液體為直接循環，對整個洗鋰槽中的導熱液體循環沖動攪拌加熱；當導熱液體溫度接近金屬鋰的熔點時，關閉第二閥門，打開閥門第三閥門，導熱液體經加熱器加熱后進入洗鋰罐，在泵壓下對廢鋰負極片進行沖刷攪拌熔化，繼續加熱，維持導熱介質溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐中的廢鋰負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入洗鋰槽，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團往上浮升，經洗鋰槽上部的溢流口采出回收。本發明廢鋰負極片回收方法還包括步驟D，經溢流口采出回收的液態金屬鋰冷卻后用液體石臘保存。`同現有技術相比較，本發明廢鋰負極片回收系統及方法的有益效果在于:1.金屬鋰以單質的形式回收，資源回收價值高；2.整個回收過程中在封閉的環境下進行，且不產生化學反應，不發生劇烈放熱反應，不排放廢氣廢液廢渣，綠色環保且安全可靠；3.巧妙利用液力攪拌，無需設置機械攪拌裝置，系統設備成本低；4.設置保溫夾套層，保證了洗鋰槽內溫度的均勻和穩定性。
圖1是一種類型鋰負極片的結構示意 圖2是另一種類型鋰負極片的結構示意 圖3是本發明廢鋰負極片回收系統的原理結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖所示之優選實施例作進一步詳述。一種廢鋰負極片回收系統，如圖3所示，包括洗鋰槽1、洗鋰罐9、循環泵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，孔徑一般設置為
;所述洗鋰槽I內盛裝有導熱液體100，洗鋰槽I的豎壁上方開有溢流口 7 ;所述循環泵4借助管道與加熱器5連通，所述加熱器5經第一路進液管道30與洗鋰槽I連通，加熱器5經第二路進液管道31連通至洗鋰罐9，所述洗鋰槽I借助出液管道32與循環泵4連通；所述出液管道32上設有第一閥門61，所述第一路進液管道30上設有第二閥門62，所述第二路進液管道31設有第三閥門63 ;還包括儲存罐8，用于儲裝導熱液體100，該儲存罐8借助管道與循環泵4連通，儲存罐8與循環泵4之間的管道上設有第四閥門64。如圖3所示，所述洗鋰槽I豎壁外側設有保溫夾套層2，該保溫夾套層2內填充有保溫介質；所述保溫夾套層2上設有保溫介質入口 21和保溫介質出口 22，所述保溫介質可以是礦物型或合成型導熱油。這樣可以有效保證洗鋰槽I內的導熱液體溫度的均勻和穩定性。下面結合圖3說明下采用本發明廢鋰負極片回收系統回收廢鋰負極片的過程，也即對本發明廢鋰負極片回收方法的說明。回收步驟如下:
A.設置豎壁上方開有溢流口7的洗鋰槽1，并配有槽蓋3 ； B.設置循環泵4和加熱器5，兩者借助管道連通；將所述加熱器5經第一路進液管道30與洗鋰槽I連通；設置洗鋰罐9，為閉合式多孔金屬容器，孔徑一般設置為1_-5_ ;將加熱器5經第二路進液管道31連通至洗鋰罐9 ;將所述洗鋰槽I借助出液管道32與循環泵4連通；在所述出液管道32上設置第一閥門61，在所述第一路進液管道30上設置第二閥門62，在所述第二路進液管道31設置第三閥門63 ;在洗鋰槽I內盛裝導熱液體100 ;設置儲存罐8，用于儲裝導熱液體100，該儲存罐8借助管道與循環泵4連通，儲存罐8與循環泵4之間的管道上設有第四閥門64 ;還包括設置儲存罐8的步驟，用于儲裝導熱液體100，該儲存罐8借助管道與循環泵4連通，儲存罐8與循環泵4之間的管道上設有第四閥門64 ；
C.回收廢鋰負極片時，先將廢鋰負極片放入洗鋰罐9內，再將整個洗鋰罐9懸空置于洗鋰槽I中，使洗鋰罐9的上表面低于導熱液體面，啟動循環泵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，關閉第三閥門63，此時導熱液體100為直接循環，對整個洗鋰槽I中的導熱液體100循環沖動攪拌加熱；當導熱液體100溫度接近金屬鋰的熔點時，關閉第二閥門62，打開閥門第三閥門63，導熱液體100經加熱器加熱后進入洗鋰罐9，在泵壓下對廢鋰負極片進行沖刷攪拌熔化，繼續加熱，維持導熱介質溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐9中的廢鋰負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入洗鋰槽1，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團往上浮升，經洗鋰槽I上部的溢流口 7采出回收；
D.經溢流口7采出回收的液態金屬鋰冷卻后用液體石蠟保存。所述第四閥門64 —般都是出于關閉狀態，只有在洗鋰槽I內的導熱液體100損耗后須補充時，才打開第四閥門64，由儲存罐8給洗鋰槽I內補充導熱液體。本發明中，所述導熱液體100是礦物型或合成型導熱油，例如甲基硅油，也可以是其他類型的導熱載體，例如:離子液體。所述導熱液體必須經過嚴格的脫水預處理，可以先進行分階段加熱脫水，再使用分子篩等干燥劑脫水，將導熱液體含水率降低到Ippm以下，以避免金屬鋰與導熱液體所含水分發生反應。以上內容是結合具體的優選技術方案對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種廢鋰負極片回收系統，其特征在于:包括洗鋰槽(I)、洗鋰罐(9)、循環泵(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)內盛裝有導熱液體(100)，洗鋰槽(I)的豎壁上方開有溢流口( 7);所述循環泵(4)借助管道與加熱器(5)連通，所述加熱器(5)經第一路進液管道(30)與洗鋰槽(I)連通，加熱器(5)經第二路進液管道(31)連通至洗鋰罐(9)，所述洗鋰槽(I)借助出液管道(32)與循環泵(4)連通；所述出液管道(32)上設有第一閥門(61)，所述第一路進液管道(30)上設有第二閥門(62)，所述第二路進液管道(31)設有第三閥門(63);回收廢鋰負極片時，先將廢鋰負極片放入洗鋰罐(9)內，再將整個洗鋰罐(9)懸空置于洗鋰槽(I)中，使洗鋰罐(9)的上表面低于導熱液體面，啟動循環泵(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)，關閉第三閥門(63)，此時導熱液體(100)為直接循環，對整個洗鋰槽(I)中的導熱液體(100)循環沖動攪拌加熱；當導熱液體(100)溫度接近金屬鋰的熔點時，關閉第二閥門(62)，打開閥門第三閥門(63)，導熱液體(100)經加熱器加熱后進入洗鋰罐(9)，在泵壓下對廢鋰負極片進行沖刷攪拌熔化，繼續加熱，維持導熱介質溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐(9)中的廢鋰負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入洗鋰槽(I )，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團往上浮升，經洗鋰槽(I)上部的溢流口(7)采出回收。
2.如權利要求1所述的廢鋰負極片回收系統，其特征在于:所述洗鋰槽(I)豎壁外側設有保溫夾套層(2 )，該保溫夾套層(2 )內填充有保溫介質。
3.如權利要求2所述的廢鋰負極片回收系統，其特征在于:所述保溫夾套層(2)上設有保溫介質入口(21)和保溫介質出口(22)，所述保溫介質是礦物型或合成型導熱油；所述導熱液體是礦物型或合成型導熱油、或離子液體。
4.如權利要求1所述的廢鋰負極片回收系統，其特征在于:還包括儲存罐(8)，用于儲裝導熱液體(100)，該儲存 罐(8)借助管道與循環泵(4)連通，儲存罐(8)與循環泵(4)之間的管道上設有第四閥門(64)。
5.如權利要求1所述的廢鋰負極片回收系統，其特征在于:所述洗鋰罐(9)上的孔徑為
6.一種廢鋰負極片回收方法，其特征在于，包括如下步驟: A.設置豎壁上方開有溢流口(7)的洗鋰槽(I)，并配有槽蓋(3); B.設置循環泵(4)和加熱器(5)，兩者借助管道連通；將所述加熱器(5)經第一路進液管道(30)與洗鋰槽(I)連通；設置洗鋰罐(9)，為閉合式多孔金屬容器，將加熱器(5)經第二路進液管道(31)連通至洗鋰罐(9 );將所述洗鋰槽(I)借助出液管道(32 )與循環泵(4 )連通；在所述出液管道(32)上設置第一閥門(61)，在所述第一路進液管道(30)上設置第二閥門(62)，在所述第二路進液管道(31)設置第三閥門(63);在洗鋰槽(I)內盛裝導熱液體(100)； C.回收廢鋰負極片時，先將廢鋰負極片放入洗鋰罐(9)內，再將整個洗鋰罐(9)懸空置于洗鋰槽(I)中，使洗鋰罐(9)的上表面低于導熱液體面，啟動循環泵(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)，關閉第三閥門(63)，此時導熱液體(100)為直接循環，對整個洗鋰槽(I)中的導熱液體(100)循環沖動攪拌加熱；當導熱液體(100)溫度接近金屬鋰的熔點時，關閉第二閥門(62)，打開閥門第三閥門(63)，導熱液體(100)經加熱器加熱后進入洗鋰罐(9)，在泵壓下對廢鋰負極片進行沖刷攪拌熔化，繼續加熱，維持導熱介質溫度在230°C 260°C，使洗鋰罐(9)中的廢鋰負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入洗鋰槽(I )，熔化后的金屬鋰匯集成液滴團往上浮升，經洗鋰槽(I)上部的溢流口(7)采出回收。
7.如權利要求6所述的廢鋰負極片回收方法，其特征在于:所述洗鋰槽(I)豎壁外側設有保溫夾套層(2 )，該保溫夾套層(2 )內填充有保溫介質。
8.如權利要求7所述的廢鋰負極片回收方法，其特征在于:所述保溫夾套層(2)上設有保溫介質入口(21)和保溫介質出口(22)，所述保溫介質是礦物型或合成型導熱油；所述導熱液體是礦物型或合成型導熱油、或離子液體。
9.如權利要求6所述的廢鋰負極片回收方法，其特征在于:所述步驟B中，還包括設置儲存罐(8)的步驟，用于儲裝導熱液體(100)，該儲存罐(8)借助管道與循環泵(4)連通，儲存罐(8)與循環泵(4)之間的管道上設有第四閥門(64)。
10.如權利要求6所述的廢鋰負極片回收方法，其特征在于:還包括步驟D，經溢流口(7)采出回收的液態金屬鋰冷卻后用液體石蠟保存。
全文摘要
本發明涉及一種廢鋰負極片回收系統及方法，其系統包括洗鋰槽(1)、洗鋰罐(9)、循環泵(4)和加熱器(5)；循環泵(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)循環泵(4)連通；先將廢鋰負極片放入洗鋰罐(9)內，再將洗鋰罐(9)懸空置于洗鋰槽(1)中，開始對洗鋰槽(1)中的導熱液體(100)循環沖動攪拌加熱；當導熱液體(100)溫度接近金屬鋰的熔點時，導熱液體(100)經加熱后進入洗鋰罐(9)，繼續加熱升溫，使洗鋰罐(9)中的廢鋰負極片上的金屬鋰片全部熔化，熔化的金屬鋰進入洗鋰槽(1)并集成液滴團往上浮升，經溢流口(7)采出回收。本系統和方法回收廢鋰安全可靠、資源回收價值高。
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 優先權日2012年12月19日
發明者張艷華, 謝亨華, 劉士勵, 薛璐, 戴寧, 李瑩港 申請人:東江環保股份有限公司