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廢鋰電池正負(fù)極回收設(shè)備工作原理

發(fā)布日期：2015/11/26 15:24:46 已閱讀：814 次

    報(bào)廢后的鋰電池，如處理處置不當(dāng)，其所含的六氟磷酸鋰、碳酸酯類(lèi)有機(jī)物以及鈷、銅等重金屬必然會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成潛在的污染威脅。而另一方面，廢鋰電池中的鈷、鋰、銅及塑料等均是寶貴資源，具 有極高的回收價(jià)值。因此，對(duì)廢鋰電池進(jìn)行科學(xué)有效的處理處置，不僅具有顯著的環(huán)境效益，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
    鋰離子電池(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鋰電池)因具有電壓高、比容量大、壽命長(zhǎng)和無(wú)記憶效應(yīng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，自其商業(yè)化以來(lái)便快速占領(lǐng)了便攜式電子電器設(shè)備的動(dòng)力源市場(chǎng)，且產(chǎn)量逐年增大。鋰電池是電子消耗品，使用壽命約3 a。報(bào)廢后的鋰電池，如處理處置不當(dāng)，其所含的六氟磷酸鋰、碳酸酯類(lèi)有機(jī)物以及鈷、銅等重金屬必然會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成潛在的污染威脅。
    而另一方面，廢鋰電池中的鈷、鋰、銅及塑料等均是寶貴資源，具 有極高的回收價(jià)值。因此，對(duì)廢鋰電池進(jìn)行科學(xué)有效的處理處置，不僅具有顯著的環(huán)境效益，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。鋰電池主要由外殼、正極、負(fù)極、電解液與隔膜組成。正極是通過(guò)起粘結(jié)作用的PVDF將鈷酸鋰粉末涂布于鋁箔集流體兩側(cè)構(gòu)成;負(fù)極結(jié)構(gòu)與正極類(lèi)似，由碳粉粘結(jié)于銅箔集流體兩側(cè)構(gòu)成。目前，廢鋰電池資源化研究主要集中于價(jià)值高的正極貴重金屬鈷和鋰的回收，對(duì)負(fù)極材料的分離回收鮮見(jiàn)報(bào)道。為緩解經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展而引發(fā)的日趨嚴(yán)重的資源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)廢舊物資實(shí)現(xiàn)全組分回收利用已成為全球共識(shí)。廢鋰電池負(fù)極中的銅(含量達(dá)35%左右)是一種廣泛使用的重要生產(chǎn)原料，粘附于 其上的碳粉，可作為塑料、橡膠等添加劑使用。因此，對(duì)廢鋰電池負(fù)極組成材料進(jìn)行有效分離，對(duì)于最大限度地實(shí)現(xiàn)廢鋰電池資源化，消除其相應(yīng)的環(huán)境影響具有推動(dòng)作用。常用的廢鋰電池資源化方法包括濕法冶金、火法冶金及機(jī)械物理法。相比于濕法及火法，機(jī)械物理法無(wú)需使用化學(xué)試劑，且能耗更低，是一種環(huán)境友好且高效的方法。本文作者基于鋰電池負(fù)極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用破碎篩分與氣流分選組合工藝，對(duì)其進(jìn)行分離富集研究，以實(shí)現(xiàn)廢鋰電池負(fù)極銅、鋁與碳粉的高效分離回收。
    廢鋰電池正負(fù)極回收設(shè)備工作原理：基于鋰電池正負(fù)極結(jié)構(gòu)及其組成材料銅與碳粉的物料特性，采用錘振破碎、振動(dòng)篩分與氣流分選組合工藝對(duì)廢鋰電池負(fù)極組成材料進(jìn)行分離與回收。實(shí)驗(yàn)采用ICP-AES分析實(shí)驗(yàn)樣品與分離富集產(chǎn)品的金屬品位。結(jié)果表明：該負(fù)極材料經(jīng)破碎篩分后，粒徑大于0.250 mm的破碎料中銅的品位為92.4%，而粒徑小于0.125 mm的破碎料中碳粉的品位為96.6%，均可直接回收;粒度為0.125~0.250 mm的破碎料中，銅的品位較低，可通過(guò)氣流分選實(shí)現(xiàn)銅與碳粉的有效分離回收;氣流分選過(guò)程中，操作氣流速度為1.00 m/s時(shí)，銅的回收率達(dá)92.3%，品位達(dá)84.4%。 關(guān)鍵詞：廢鋰離子電池;負(fù)極材料;破碎;氣流分選。
    廢鋰電池正負(fù)極回收設(shè)備特點(diǎn)：1) 通過(guò)錘振破碎、振動(dòng)篩分與氣流分選組合工藝可實(shí)現(xiàn)對(duì)廢鋰電池負(fù)極材料中金屬銅與碳粉的資源化利用。2) 負(fù)極材料經(jīng)過(guò)錘振破碎可有效實(shí)現(xiàn)碳粉與銅箔間的相互剝離，后經(jīng)基于顆粒間尺寸差和形狀差的振動(dòng)過(guò)篩可使銅箔與碳粉得以初步分離。錘振剝離與篩分分離結(jié)果顯示，銅與碳粉分別富集于粒徑大于0.250 mm和粒徑小于0.125 mm的粒級(jí)范圍內(nèi)，品位分別高達(dá)92.4%和96.6%，可直接送下游企業(yè)回收利用。3) 對(duì)于粒徑為0.125~0.250 mm且銅品位較低的破碎顆粒，可采用氣流分選實(shí)現(xiàn)銅與碳粉間的有效分離，當(dāng)氣流速度為1.00 m/s時(shí)即可取得良好的回收效果，金屬銅的回收率可達(dá)92.3%，品位達(dá)84.4%。該設(shè)備主要用于鋰離子電池生產(chǎn)廠家，對(duì)報(bào)廢正負(fù)極片中的鋁泊、銅泊與正負(fù)極材料進(jìn)行分離處理，以便循環(huán)利用之目的。成套設(shè)備在負(fù)壓狀態(tài)中運(yùn)作，無(wú)粉塵外瀉，分離效率可達(dá)98%以上。