[实用新型]一种水泥窑协同处置废弃锂离子电池的系统

说明书

本实用新型提供一种水泥窑协同处置废弃锂离子电池的系统，其根据废弃锂离子电池中所含物质的特性并针对现有技术中存在的难题提出，包括：废弃锂离子电池储存装置，无水无氧双轴破碎机，立式热解炉，中和塔，有价元素提炼系统和水泥窑系统；通过对废弃锂离子电池的分类预处理、无水无氧破碎解体、立式热解炉蒸发分解烧结成固态混合渣、从固态混合渣中提取有价元素；再通过采用廉价的碱性水泥原料中和含氟、含磷化合物气体、水泥窑高温焚烧可燃废气并处理所有废渣，实现清洁生产和环境保护。本实用新型设备结构简单，能实现整个系统内资源和能源的最大化利用，且能实现采用简单方法低成本回收有价元素物质。

技术领域

本实用新型涉及一种废弃锂离子电池回收利用的系统，具体涉及一种利用水泥窑协同处置废弃锂离子电池的系统，属于废弃锂离子电池回收再利用技术领域。

背景技术

锂离子电池具有电化学性能好、绿色环保等优点，锂离子电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等领域，并有望在电动汽车、航天和储能等方面得到广泛的应用。锂离子电池作为高科技、高产出、高利润、高创汇的绿色环保型能源产品，被国外专家称之为21世纪十大高科技之一或十大赚钱产业之一。特别是十九大报告中提出了要构建市场导向的绿色技术创新体系，壮大节能环保产业，科技部也发布了新能源汽车的重大专项， 2020年我国新能源汽车产销量将突破300万辆，这些政策可以说都为新能源汽车的发展带来了重大的利好，同时也将进一步提升和发展锂离子电池产业。

随着电子产品消耗量日益增加，其消费量正以成倍的速度增长。相应的，也产生了大量的废弃的锂离子电池，这些废弃锂离子电池由于含有大量有机溶剂、过渡金属元素、六氟磷酸锂、隔膜、碳素、粘接剂以及多种添加剂等物质，如果不进行合理处置，在空气中氧化或水解将产生大量有毒气体和有毒物质，特别是六氟磷酸锂具有很强的腐蚀性，遇水将释放大量的HF剧毒气体；其中的有机溶剂具有易燃、易爆、易化学反应以及毒害环境的风险；在自然环境中，钴、镍、锰、铜、铝等金属元素具有累计效应，借助生物链将最终危害人类生存，危害性巨大。同时，锂离子电池中含有锂、钴、镍、锰、铜、铝、铁等金属元素和酯类溶剂等这些较高价值的物质。因此，对废弃的锂离子电池进行合理有效的资源化处置，不仅可以缓解潜在的环境污染压力，同时能回收有价值的原材料，可以弥补我国战略资源不足，对于保护环境和资源循环利用具有重大的意义。

锂离子电池外观有方形、圆柱形、纽扣型等不同形状和尺寸大小不一，但其内部结构基本都是由机壳、正极、负极、有机粘接剂、有机电解液和隔膜纸组成。锂离子电池中使用的负极材料多为碳素材料，电解质为LiPF₆，正极材料则为嵌锂过渡金属氧化物，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，我国废弃锂离子电池处置技术研究还在起步阶段，由于填埋方式具有潜在的环境污染风险和资源浪费等问题，已逐渐被湿法冶金、火法冶金、生物冶金和机械物理分离等处理方法所取代。这些处置技术一般都要经历破碎解离、分选富集合冶炼提纯等工艺过程。这些处置方法都存在以下难以解决的技术难题：

(1)造成二次污染

在废弃锂离子电池破碎解离、湿法冶炼或火法冶炼中工艺中，由于电解质LiPF₆的不稳定性，在空气中与氧气、水蒸气等氧化和水解产生HF和PF₅剧毒气体，或者易燃、易爆、易化学反应的有机溶剂造成安全危害以及环境污染。而且在酸洗或强碱中和提取有用金属后，大量的酸碱溶液、含有重金属的废渣无法有效处理，对外排放会产生二次污染。