一种降低三元正极材料中铝杂质的方法与流程

1.本发明涉及三元正极材料回收技术领域，具体为一种降低三元正极材料中铝杂质的方法。


背景技术：

2.动力电池受到新能源汽车增长的拉动而高速增长，预计首批动力电池退役潮即将来临，适用于乘用车的三元材料电池回收市场空间更为广阔，目前常用的锂离子动力电池按照正极材料体系可分为两种，一种是三元材料电池，一种是磷酸铁锂电池；三元电池材料中含有镍钴等有价金属，且含量高于天然矿石，镍、钴是我国消费量巨大而资源却极为短缺的重要战略金属元素，特别是钴，我国已探明并可经济开采的钴储量仅4万吨，90％以上的钴依赖从非洲的刚果等其他的国家进口。
3.为了防止镍、钴等正极材料回收过程中掺杂有铝、铜等金属，影响后期镍、钴等正极材料的重新填装，在进行三元正极材料回收工艺操作时都会有脱铝的处理工序，一般先后采用焙烧脱胶和机械筛分的方法去除三元正极材料中的铝，在进行机械筛分时，由于铝的硬度小，延展性好，但是过滤装置对铝杂质的过滤效果低，同时未能将过滤出铝杂质表面吸附的镍、钴等正极材料进行清理，造成镍、钴等正极材料的浪费。
4.为此，我们提出一种降低三元正极材料中铝杂质的方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：通过圆形筛板上的筛孔、滑板上的漏料孔和气流筛分管上的筛网，对三元正极材料中铝杂质进行过滤，三次过滤，使得三元正极材料中的铝单质降到最低，防止有部分铝灰和小颗粒的铝块混在材料中，影响后期镍、钴等正极材料的重新填装和使用。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种降低三元正极材料中铝杂质的方法，该降低三元正极材料中铝杂质的方法包括：
8.s1：将废旧三元材料正极片粉碎热解得到的热解粉进行选择性粉碎，将热解粉放入到粉碎箱中破碎，再通过螺旋输送叶将破碎好的三元正极材料一起卷入到存放箱中；
9.s2：通过转盘的转动，定时定量地将三元正极材料排入到旋转挤压机构中，第二电机带动转板转动，使得落到转板之间的三元正极材料受离心力的作用甩到圆形筛板上，三元正极材料中的小颗粒镍、钴等正极材料通过圆形筛板上的筛孔进入到筛分箱的底部，并通过电极料出口进入到运输过滤机构内的滑板上；
10.落在滑板上的小颗粒镍、钴等正极材料由于毛刷的不断来回刷动，通过漏料孔掉到传送带上，再经过传动带的运输，使得小颗粒镍、钴等正极材料进入到抽放箱中；
11.电动推杆将堵块移动，此时的大颗粒的铝状物同样也会落到滑板上，经过毛刷的来回刷洗，将依附在铝块和铝片上的镍、钴等正极材料刷落，同时铝状物顺着滑板从出铝口
处排出；
12.s3：位于另一侧的抽风机开始工作，将位于抽放箱中的小颗粒镍、钴等正极材料抽入到气流筛分管中，经过气流筛分管中的筛网再次过滤，将小颗粒的铝块和铝灰去除，最后小颗粒镍、钴等正极材料从出料口处排出。
13.进一步的，包括粉碎箱、输送管、存放箱、筛分箱、运输过滤机构、旋转挤压机构、连接管、气流筛分管和抽风机，所述粉碎箱的底部连通有输送管，且位于输送管的另一端连通有存放箱，所述存放箱的底部连通有筛分箱，且位于筛分箱的底部连通有运输过滤机构，所述运输过滤机构一侧安装有连接管，且位于连接管的另一端与气流筛分管相连通，所述气流筛分管的底部一端安装有抽风机，所述存放箱的底部开设有v型过料通道，且位于v型过料通道的另一端与筛分箱相连通，所述存放箱内安装有金属球，所述v型过料通道内且位于筛分箱的一侧内壁通过轴承活动连接有转盘，且位于转盘的一侧通过轴承活动连接有第一转杆，所述第一转杆的一端通过轴承转动连接有第二转杆，且位于第二转杆上套设有支撑架，所述支撑架与v型过料通道滑动连接；
14.所述筛分箱的底部通过螺栓固定有第二电机，且位于第二电机的输出端安装有运输过滤机构，所述筛分箱的底部且位于第二电机的两侧通过螺栓对称固定有电动推杆；
15.所述旋转挤压机构包括底板、转板、钢刷、缺口和堵块，所述底板上开设有缺口，所述底板的顶部转动连接有转板，且位于转板的一侧通过螺栓均匀固定有钢刷，所述缺口内滑动连接有堵块。
16.进一步的，所述电动推杆的一端通过点焊与堵块的底部相固定，所述第二电机的输出端与转板相固定，所述底板的顶部且位于转板的四周安装有圆形筛板，所述圆形筛板得上均匀开设有筛孔，且位于筛孔内通过安装有挡块。
17.进一步的，所述底板的底部且与圆形筛板相对应固定有隔板，所述筛分箱的底部且远离第二电机的一侧开设有电机料出口，所述筛分箱的底部且位于隔板的一侧开设有铝料出口，所述筛分箱的底部连通有运输过滤机构。
18.进一步的，所述运输过滤机构包括壳体、第三电机、螺纹杆、毛刷和滑杆，所述壳体的一侧通过螺栓固定有第三电机，所述壳体的两侧内壁通过轴承活动对称连接有螺纹杆和滑杆，且位于螺纹杆和滑杆上安装有毛刷，所述第三电机的输出端与螺纹杆的一侧相连接。
19.进一步的，所述运输过滤机构还包括滑板、漏料孔、传送带和出铝口，所述壳体的一侧内壁通过点焊固定有滑板，且位于滑板上均匀开设有漏料孔，所述壳体的底部且位于滑板的底部安装有传送带，所述壳体的一侧连通有出铝口，且位于出铝口的底部连通有抽放箱。
20.进一步的，所述抽放箱的一侧连通有连接管，且位于连接管的另一端连通有气流筛分管，且位于气流筛分管内安装有筛网，所述气流筛分管的底部连通有出料口。
21.进一步的，所述输送管的一端安装有第一电机，且位于第一电机的输出端与螺旋输送叶的一端相固定，所述输送管位于第一电机的一端连通有下料管，且位于下料管的一端与存放箱相连通，所述粉碎箱的两侧内壁对称安装有破碎辊，且破碎辊的数量为4个，所述壳体的一侧安装有控制箱，所述壳体的一侧开设有观察窗。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1、本发明中，通过转动的转板将混合粉状物甩到圆形筛板上，通过离心力和筛孔
的作用，三元正极材料中颗粒较大的铝块或者铝片被拦截在圆形筛板一侧，同时防止物料堵塞筛孔，筛孔内安装的挡块使得物料堵塞筛孔的概率大大降低，同时位于转板上钢刷作用到筛孔上时，同样起到清理筛孔的作用，防止筛孔受堵，影响小颗粒的物料正常过筛；
24.2、本发明中，通过移动的毛刷带动滑板上的物料运动，物料运动的同时，滑板上开设的漏料孔将小颗粒的三元正极材料进行过滤，使得过滤后的物料落到传送带上，并运输到抽放箱中保存，安装在壳体中的毛刷不仅可以推动物料运动，同时可以将铝块或者铝片表面吸附的镍、钴等正极材料刷落，使得装置过滤出的铝块表面较为干净，同时避免了镍、钴等正极材料的浪费；
25.3、本发明中，通过抽风机将位于抽放箱中的小颗粒物料抽入到气流筛分管中，再经过气流筛分管中的筛网三次过滤，使得三元正极材料中的铝单质降到最低，防止有部分铝灰和小颗粒的铝块混在材料中，影响后期镍、钴等正极材料的重新填装和使用。
附图说明
26.图1为本发明的降低三元正极材料中铝杂质装置的整体结构示意图；
27.图2为本发明的筛分箱主视剖面结构示意图；
28.图3为本发明的旋转挤压机构整体结构示意图；
29.图4为本发明的运输过滤机构整体结构示意图；
30.图5为本发明的a处结构放大示意图；
31.图6为本发明的b处结构放大示意图；
32.图7为本发明的粉碎箱主视剖面结构示意图；
33.图8为本发明的运输管剖面结构示意图；
34.图9为本发明的毛刷与螺纹杆、滑杆连接俯视图。
35.图中：1、粉碎箱；2、输送管；3、螺旋输送叶；4、第一电机；5、下料管；6、存放箱；7、筛分箱；8、运输过滤机构；801、壳体；802、第三电机；803、螺纹杆；804、毛刷；805、滑板；806、漏料孔；807、传送带；808、出铝口；809、滑杆；9、观察窗；10、抽放箱；11、连接管；12、气流筛分管；13、抽风机；14、出料口；15、控制箱；16、破碎辊；17、金属球；18、v型过料通道；19、转盘；20、第一转杆；21、第二转杆；22、支撑架；23、第二电机；24、电动推杆；25、旋转挤压机构；251、底板；252、转板；253、钢刷；254、缺口；255、堵块；26、圆形筛板；27、筛孔；28、挡块；29、隔板；30、电极料出口；31、铝料出口；32、筛网。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：
38.实施例1：
39.如图1所示，将废旧三元材料正极片粉碎热解得到的热解粉进行选择性粉碎，将热解粉加入到粉碎箱1中，如图7所示，粉碎箱1中安装有两组对称的破碎辊16，同时位于破碎
辊16的一端连接着动力机构，带动破碎辊16转动的同时，将热解粉进行二次粉碎；
40.粉碎后的三元正极材料落到输送管2中，如图8所示，输送管2内安装有螺旋输送叶3，同时第一电机4工作带动螺旋输送叶3转动，将位于粉碎箱1中的三元正极材料卷入到输送管2上的下料管5处，经过下料管5的导向作用，三元正极材料落入到存放箱6中，如图2所示，存放箱6中安装有金属球17，同时金属球17堵塞在v型过料通道18内，使得落入到存放箱6中的三元正极材料无法掉落到筛分箱7中，此时若要存放箱6与筛分箱7连通，位于v型过料通道18内的转盘19开始转动，转盘19带动第一转杆20上下移动，第一转杆20带动第二转杆21上下移动将位于v型过料通道18口处的金属球17推开，使得三元正极材料能够落到筛分箱7中，为了防止第二转杆21上下移动时不够平稳，第二转杆21上套设的支撑架22抵接着v型过料通道18的四周，使得第二转杆21上下移动时，更加稳定，同时能够将金属球17平稳地推开；
41.三元正极材料顺着v型过料通道18落入到筛分箱7中，此时转盘19运动一周落入到筛分箱7中的三元正极材料体积正好填满三分之二的筛分箱7，此时的第二电机23开始工作，带动旋转挤压机构25中的转板252转动，旋转挤压机构25中各个零部件如图3所示，底板251向内凹陷，同时底板251底部开设有缺口254，缺口254处常态下处于密封状态，缺口254中安装有堵块255，堵块255连接着电动推杆24，当底板251上的铝块或者铝片达到一定数量，此时的电动推杆24开始工作，由于底板251向内凹陷，铝块顺着底板251掉落到筛分箱7的底部；
42.具体工作时，堵块255是堵塞在缺口254中的，第二电机23带动转板252转动，转板252转动的同时，将位于转板252间的三元正极材料甩到底板251上的圆形筛板26上，圆形筛板26的形状如图6所示，圆形筛板26上均匀开设有筛孔27，筛孔27的内部安装有挡块28，挡块28的形状类似倒下的沙漏，当三元正极材料受转板252的转动，运动到筛孔27上，小颗粒的物料顺着筛孔27运动到圆形筛板26的另一侧，大颗粒的或者片状的铝制材料则无法通过筛孔27，沙漏状筛孔27均有防堵塞的作用，同时位于转板252一侧安装的钢刷253将吸附在圆形筛板26上的粉状物刮落也是防止物料堵塞筛孔27的一种手段；
43.等待圆形筛板26一侧内的三元正极材料完全运动到圆形筛板26的另一侧，此时的三元正极材料中铝块和铝片被拦截在圆形筛板26的另一侧，而过筛的三元正极材料顺着电极料出口30进入到运输过滤机构8中，位于筛分板底部的隔板29将底板251上落下的物料进行区分隔离，使得铝料从铝料出口31处排出，其他物料从电极料出口30排出。
44.实施例2：
45.位于壳体801内滑板805上的三元正极材料部分顺着滑板805表面向下滚动，如图4所示，滑板805为倾斜设计，同时位于滑板805的顶部安装有螺纹杆803和滑杆809如图9所示，为了防止大量的三元正极材料堆积在滑板805上，此时的第三电机802开始工作，第三电机802带动一侧的螺纹杆803转动，位于一侧螺纹杆803和滑杆809上的毛刷804开始移动，当毛刷804运动到另一侧时，第三电机802反转，带动毛刷804反向移动，同时位于毛刷804底部与滑板805上的三元正极材料接触，并带动小颗粒的三元正极材料运动，由于滑板805上均匀开设有漏料口，小颗粒的三元正极材料从漏料口处落入到传动带上，经过传送带807运输，将材料送到抽放箱10中；
46.等待小颗粒的物料输送完成后，此时的电动推杆24向下收缩，带动堵块255从缺口
254中下落，大颗粒的铝块和铝片也将落到滑板805上，由于漏料孔806孔径大小只允许小颗粒的物料下落，此时的毛刷804来回移动将依附在铝块和铝片上的小颗粒物料刷落，铝块和铝片从出铝口808处排出，铝块上的刷落的物料顺着漏料孔806再次掉到传送带807上，防止装置中排出的铝块表面吸附较多黑色粉末，造成镍、钴等正极材料浪费。
47.实施例3：
48.落入到抽放箱10中的小颗粒三元正极材料受到气流筛分管12底部的抽风机13吸取，小颗粒的物料顺着连接管11进入到气流筛分管12上的筛网32中，经过筛网32的三次过滤，三元正极材料中的小颗粒铝粉受到拦截，使得三元正极材料中的铝单质质量大大降低，并将过滤后的三元正极材料从出料口14处排出；
49.壳体801一侧安装的控制箱15，控制着整个装置中电性元件的工作，同时位于壳体801的一侧安装有观察窗9，工作人员可以通过观察窗9了解传送带807上的三元正极材料的过滤情况。
50.本发明的工作过程：
51.具体操作时，将废旧三元材料正极片粉碎热解得到的热解粉从粉碎箱1中加入，启动破碎辊16，转动的破碎辊16将热解粉进行二次粉碎，粉碎后的三元正极材料落到输送管2中，第一电机4工作带动螺旋输送叶3转动，将位于粉碎箱1中的三元正极材料卷入到输送管2上的下料管5处，经过下料管5的导向作用，三元正极材料落入到存放箱6中，位于v型过料通道18内的转盘19开始转动，转盘19带动第一转杆20上下移动，第一转杆20带动第二转杆21上下移动将位于v型过料通道18口处的金属球17推开，使得三元正极材料能够落到筛分箱7中，将位于转板252间的三元正极材料甩到底板251上的圆形筛板26上；
52.此时的第二电机23开始工作，带动旋转挤压机构25中的转板252转动，小颗粒的物料顺着筛孔27运动到圆形筛板26的另一侧，大颗粒的或者片状的铝制材料则无法通过筛孔27，三元正极材料从电极料出口30排出落到滑板805上，第三电机802带动一侧的螺纹杆803转动，位于一侧螺纹杆803和滑杆809上的毛刷804开始移动，当毛刷804运动到另一侧时，第三电机802反转，带动毛刷804反向移动，同时位于毛刷804底部与滑板805上的三元正极材料接触，并带动小颗粒的三元正极材料运动，由于滑板805上均匀开设有漏料口，小颗粒的三元正极材料从漏料口处落入到传动带上，经过传送带807运输，将材料送到抽放箱10中，等待小颗粒的物料输送完成后，此时的电动推杆24向下收缩，带动堵块255从缺口254中下落，大颗粒的铝块和铝片也将落到滑板805上，毛刷804带动铝块和铝片从出铝口808处排出，
53.落入到抽放箱10中的小颗粒三元正极材料受到气流筛分管12底部的抽风机13吸取，小颗粒的物料顺着连接管11进入到气流筛分管12上的筛网32中，过筛的小颗粒的物料从出料口14处排出。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。