磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备的制作方法

1.本发明涉及吸收处理设备技术领域，具体涉及磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备。


背景技术：

2.磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池，是一种使用磷酸铁锂(lifepo4)作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池，单体额定电压为3.2v，充电截止电压为3.6v～3.65v。它是目前所有锂电池组当中最具环保性的、寿命最高的、安全性最高的、放电率最大的。
3.磷酸铁锂电池在到达使用寿命临界点后，为了减少污染以及资源回收，会对磷酸铁锂电池进行统一回收处理，首先将批量磷酸铁锂电池进行破碎，在破碎的同时还需要添加不同种类的化学药剂，通过化学反应来析出有价金属，然后再对获得的材料进行筛分收集。
4.在上述过程中，破碎后获得的材料中包括：碳粉、磷酸铁锂以及金属碎片或塑胶碎片，而磷酸铁锂电池的主要利用价值是正极材料(lifepo4)，对获得的正极材料以湿法处理工艺进行反应、滤渣、干燥等步骤获得锂元素，但是其中碳粉、塑胶碎片不会与化学药剂，掺杂这些杂质的原材料会直接影响到化学反应效率，另外，在反应的同时产生的废气(酸/碱性气体)会对周围环境造成一定的污染，特别是废气中可能掺杂的有毒气体会影响到操作人员的身体健康。
5.针对上述技术问题，本技术提出了一种解决方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备，在对磷酸铁锂电池进行回收处理时，首先在破碎过程中，可以剔除出其中大部分的无用材料，包括碳粉、塑胶料，并在后续的处理工艺中，对化学反应过程中产生的废气进行高温处理，在对废气进行高温处理的同时，可以实时控制废气流量，使废气在高温环境下充分反应，可以最大程度上消除废气的污染问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：包括破碎箱体，所述破碎箱体内部沿从上到下的方向分别设置有破碎辊轴和筛分筒，所述破碎辊轴的设置数量为两个，且两个所述破碎辊轴呈镜像对称分布，且破碎辊轴和筛分筒的一端在破碎箱体的内壁位置上为转动连接，所述破碎辊轴和筛分筒的另一端贯穿破碎箱体且与破碎箱体之间为转动连接，所述破碎箱体外部设置有第一驱动结构和第二驱动结构，所述第一驱动结构和第二驱动结构分别与破碎辊轴和筛分筒的传动端相连接，所述筛分筒的圆周外壁上开设有多个漏水口，且筛分筒对应两个破碎辊轴相切面的位置上开设有漏料缺口，所述破碎箱体外部设置有水循环系统，所述水循环系统包括一级抽吸管、二级抽吸管、三级抽吸管、一级筛分箱、二级筛分箱、三级筛分箱和沉淀循环箱，所述三级抽吸管一端连接在破碎箱体下侧中心点位置，所
述一级抽吸管、二级抽吸管一端分别延伸至筛分筒的内部位置中，所述筛分筒一端开口位置上设置有密封活动块，所述一级抽吸管、二级抽吸管固定在密封活动块上，所述密封活动块在筛分筒开口位置中为转动连接。
8.进一步设置为：所述一级筛分箱、二级筛分箱和三级筛分箱上表面位置上均设置有第一抽水泵，所述一级抽吸管、二级抽吸管和三级抽吸管末端分别与第一抽水泵的进入端之间连通，每个所述第一抽水泵的排出端分别与一级筛分箱、二级筛分箱和三级筛分箱上表面位置上内部上端空间之间连通；
9.所述沉淀循环箱上设置有三个第二抽水泵，每个所述第二抽水泵的进入端上安装有进液管，且第二抽水泵的排出端与沉淀循环箱内部连通，每个所述进液管末端分别与一级筛分箱、二级筛分箱和三级筛分箱的内部下端空间之间连通。
10.进一步设置为：所述一级筛分箱、二级筛分箱和三级筛分箱内部均固定安装有过滤板，所述一级抽吸管上设置有第二电磁阀，所述一级筛分箱与沉淀循环箱之间的进液管上设置有第三电磁阀，所述一级筛分箱上表面一端位置上设置有注液端。
11.进一步设置为：所述一级抽吸管和二级抽吸管位于筛分筒内部的圆周外壁部分均安装有吸入嘴，每个所述吸入嘴的开口方向朝下，所述密封活动块上呈对称分布固定安装有搅动棒。
12.进一步设置为：所述沉淀循环箱上端设置有增压泵，所述增压泵的输入端与沉淀循环箱内部连通，且增压泵的输出端安装有回液管，所述破碎箱体内部上端位置上安装有多个喷淋头，所述回液管与喷淋头之间连通。
13.进一步设置为：所述一级筛分箱与沉淀循环箱之间的进液管上连接有分液管，所述分液管上分别连接有第一电磁阀和第三抽水泵。
14.进一步设置为：包括设置在一级筛分箱一侧位置上的曝气加热管，所述曝气加热管圆周外表面安装有多个喷火枪，且曝气加热管分别安装有排气管和进气管，所述进气管一端与一级筛分箱内部上端空间之间连通。
15.进一步设置为：所述曝气加热管两端位置上均固定安装有电动伸缩缸，所述电动伸缩缸的传动轴贯穿至曝气加热管的内部，且电动伸缩缸传动轴的末端安装有陶瓷活塞块，所述陶瓷活塞块在曝气加热管内壁上滑动连接。
16.在对磷酸铁锂电池进行破碎的过程中，包括如下步骤：
17.步骤一：由第一驱动结构带动两个破碎辊轴对批量废旧磷酸铁锂电池进行破碎处理，由第二驱动结构带动筛分筒进行周期性往复旋转运动，筛分筒每次旋转角度不超过九十度；
18.步骤二：破碎后获得的原材料沿着漏料缺口进入到筛分筒中，在对磷酸铁锂电池进行破碎时，由喷淋头持续注入纯净水，纯净水在破碎箱体中的液面高度高于二级抽吸管在筛分筒内部的设置高度；
19.步骤三：关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀和第三电磁阀。同时启动三个第一抽水泵，由一级抽吸管将沉淀在筛分筒内部且无法从漏水口中排出的金属原料抽入到一级筛分箱，原材料中存在的塑胶材料浮在液面之上，被二级抽吸管抽入到二级筛分箱中，原材料中碳棒在筛分筒旋转过程中被搅动棒所打碎，并沿着漏水口落下，被三级抽吸管抽入到三级筛分管中；
20.步骤四：原材料中的不同成分中的塑胶、碳棒和有价金属材料分别落入对应的筛分箱中，被过滤板过滤，最后启动每个第二抽水泵，将过滤后的水分抽入到沉淀循环箱，再次启动增压泵，将沉淀循环箱中的液体沿着回液管-喷淋头进入到破碎箱体中。
21.在废气处理过程中，包括如下步骤：
22.步骤一：首先关闭第二电磁阀，停止一级抽吸管的抽吸动作，并先打开第三电磁阀和对应位置上的第二抽水泵，将一级筛分箱内部对于的水分完全抽干，并关闭该位置上的第三电磁阀和对应位置上的第二抽水泵，注液端用于向一级筛分箱内部注入化学药剂的接口；
23.步骤二：在一级筛分箱中进行有价金属与化学药剂之间的化学反应过程，产生的酸/碱性废气沿着进气管进入到曝气加热管中，在此过程中包括如下所示：
24.：在初始状态下，靠近排气端的陶瓷活塞块堵住排气端，另外一个陶瓷活塞块不会堵塞进气端，且位于进气端远离排气端的一侧位置上，酸/碱性废气沿着进气管进入时，此时靠近进气管位置的电动伸缩缸启动，带动陶瓷活塞块向排气管处移动，直至该陶瓷活塞块完全堵塞进气管，此时靠近排气管位置的陶瓷活塞块堵住排气管并保持不动；
25.：在上述过程中，由每个喷火枪喷出高温气焰对酸/碱性废气进行高温灼烧处理，燃烧掉其中的有害杂质；
26.：在燃烧一段时间后，关闭喷火枪此时靠近排气管处的陶瓷活塞块向远离进气管的方向移动，直至不会堵塞排气管，而靠近进气管处的陶瓷活塞块向排气管处移动，将燃烧后的废气沿着排气管排出；
27.：最后一部分，在部分完成后，两个陶瓷活塞块通过再次启动电动伸缩缸而恢复至初始状态，并循环进行上述的每个部分。
28.本发明具备下述有益效果：
29.1、在对批量的废旧磷酸铁锂电池进行破碎处理时，可以根据所获得的原材料种类进行筛分，种类包括：电池内部的塑胶隔膜或者外层的塑料外壳、电池内部的碳棒以及存在回收价值的有价金属，所以在本方案中，利用塑胶会浮升的原理，对该类原材料进行回收，然后通过打碎碳棒，使碳棒被打成粉末从而可以透过漏水口排出，而筛分筒中保留大部分的有价金属，从而可以初步对原材料进行筛分；
30.2、在对有价金属进行提炼时，依托上述部分所形容的筛分箱结构，将其中的一级筛分箱从水循环系统中临时隔离作为反应容器，化学反应过程中产生的废气可以沿着进气管进入到曝气加热管中进行高温灼烧处理，在进气过程中，控制废气进入到曝气加热管中的量，保证废气可以充分被灼烧处理。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明提出的磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备的结构示意图；
33.图2为本发明提出的磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备中破碎箱体部件的剖切图；
34.图3为本发明提出的磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备中筛分筒部件的剖切图；
35.图4为本发明提出的磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备中水循环系统的结构示意图；
36.图5为本发明提出的磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备中一级筛分箱部件的剖切图；
37.图6为本发明提出的磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备中曝气加热管部件的剖切图。
38.图中：1、破碎箱体；2、一级筛分箱；3、曝气加热管；4、第一驱动结构；5、第二驱动结构；6、三级抽吸管；7、沉淀循环箱；8、喷淋头；9、破碎辊轴；10、筛分筒；11、漏水口；12、漏料缺口；13、二级抽吸管；14、一级抽吸管；15、密封活动块；16、搅动棒；17、喷火枪；18、电动伸缩缸；19、过滤板；20、第一抽水泵；21、注液端；22、第二抽水泵；23、进液管；24、分液管；25、第一电磁阀；26、第三抽水泵；27、二级筛分箱；28、三级筛分箱；29、第二电磁阀；30、陶瓷活塞块；31、排气管；32、第三电磁阀；33、增压泵；34、回液管；35、进气管。
具体实施方式
39.下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.实施例1
41.磷酸铁锂电池中的组成部分包括塑胶材料、碳棒和有价金属，例如锂电池外层以及内层的隔膜均属于塑胶材料，而其负极以碳棒为主，那么在破碎过程中，其中的碳棒和塑胶材料的回收价值不高，如果此类原材料掺杂在有价金属中，会影响到有价金属的化学反应过程，如果在后续过程中，再对原材料进行筛分，会增加工序，也就会延长了整体操作时间，为此提出了如下的技术方案：
42.参照图1、图2、图3和图4，磷酸铁锂电池破碎设备，磷酸铁锂电池破碎及高温处理废气的吸收处理设备，包括破碎箱体1，破碎箱体1内部沿从上到下的方向分别设置有破碎辊轴9和筛分筒10，破碎辊轴9的设置数量为两个，且两个破碎辊轴9呈镜像对称分布，且破碎辊轴9和筛分筒10的一端在破碎箱体1的内壁位置上为转动连接，破碎辊轴9和筛分筒10的另一端贯穿破碎箱体1且与破碎箱体1之间为转动连接，破碎箱体1外部设置有第一驱动结构4和第二驱动结构5，第一驱动结构4和第二驱动结构5分别与破碎辊轴9和筛分筒10的传动端相连接，筛分筒10的圆周外壁上开设有多个漏水口11，且筛分筒10对应两个破碎辊轴9相切面的位置上开设有漏料缺口12，破碎箱体1外部设置有水循环系统，水循环系统包括一级抽吸管14、二级抽吸管13、三级抽吸管6、一级筛分箱2、二级筛分箱27、三级筛分箱28和沉淀循环箱7，三级抽吸管6一端连接在破碎箱体1下侧中心点位置，一级抽吸管14、二级抽吸管13一端分别延伸至筛分筒10的内部位置中，筛分筒10一端开口位置上设置有密封活
动块15，一级抽吸管14、二级抽吸管13固定在密封活动块15上，密封活动块15在筛分筒10开口位置中为转动连接，一级筛分箱2、二级筛分箱27和三级筛分箱28上表面位置上均设置有第一抽水泵20，一级抽吸管14、二级抽吸管13和三级抽吸管6末端分别与第一抽水泵20的进入端之间连通，每个第一抽水泵20的排出端分别与一级筛分箱2、二级筛分箱27和三级筛分箱28上表面位置上内部上端空间之间连通；
43.沉淀循环箱7上设置有三个第二抽水泵22，每个第二抽水泵22的进入端上安装有进液管23，且第二抽水泵22的排出端与沉淀循环箱7内部连通，每个进液管23末端分别与一级筛分箱2、二级筛分箱27和三级筛分箱28的内部下端空间之间连通。
44.一级筛分箱2、二级筛分箱27和三级筛分箱28内部均固定安装有过滤板19，一级抽吸管14上设置有第二电磁阀29，一级筛分箱2与沉淀循环箱7之间的进液管23上设置有第三电磁阀32，一级筛分箱2上表面一端位置上设置有注液端21。
45.一级抽吸管14和二级抽吸管13位于筛分筒10内部的圆周外壁部分均安装有吸入嘴，每个吸入嘴的开口方向朝下，密封活动块15上呈对称分布固定安装有搅动棒16。
46.沉淀循环箱7上端设置有增压泵33，增压泵33的输入端与沉淀循环箱7内部连通，且增压泵33的输出端安装有回液管34，破碎箱体1内部上端位置上安装有多个喷淋头8，回液管34与喷淋头8之间连通。
47.一级筛分箱2与沉淀循环箱7之间的进液管23上连接有分液管24，分液管24上分别连接有第一电磁阀25和第三抽水泵26。
48.在对磷酸铁锂电池进行破碎的过程中，包括如下步骤：
49.步骤一：由第一驱动结构4带动两个破碎辊轴9对批量废旧磷酸铁锂电池进行破碎处理，由第二驱动结构5带动筛分筒10进行周期性往复旋转运动，筛分筒10每次旋转角度不超过九十度；
50.步骤二：破碎后获得的原材料沿着漏料缺口12进入到筛分筒10中，在对磷酸铁锂电池进行破碎时，由喷淋头8持续注入纯净水，纯净水在破碎箱体1中的液面高度高于二级抽吸管13在筛分筒10内部的设置高度；
51.步骤三：关闭第一电磁阀25，打开第二电磁阀29和第三电磁阀32。同时启动三个第一抽水泵20，由一级抽吸管14将沉淀在筛分筒10内部且无法从漏水口11中排出的金属原料抽入到一级筛分箱2，原材料中存在的塑胶材料浮在液面之上，被二级抽吸管13抽入到二级筛分箱27中，原材料中碳棒在筛分筒10旋转过程中被搅动棒16所打碎，并沿着漏水口11落下，被三级抽吸管6抽入到三级筛分管28中；
52.步骤四：原材料中的不同成分中的塑胶、碳棒和有价金属材料分别落入对应的筛分箱中，被过滤板19过滤，最后启动每个第二抽水泵22，将过滤后的水分抽入到沉淀循环箱7，再次启动增压泵33，将沉淀循环箱7中的液体沿着回液管34-喷淋头8进入到破碎箱体1中。
53.工作原理：批量废旧磷酸铁锂电池从上端位置投入到破碎箱体1中，按照步骤一和步骤二所描述的内容，将磷酸铁锂电池破损成不同原材料的混合物，此时筛分筒10处于周期往复旋转，使塑胶原材料浮在水面之上，然后在搅动棒16的作用下打碎其中的碳棒，使碳粉从漏水口11中排出，随后利用塑胶会浮在水面之上的原理，用二级抽吸管13将塑胶原材料掺杂水分抽出，而碳粉会苏子和水分从三级抽吸管6中，筛分管10中保留大部分的有价金
属材料，最后再利用一级抽吸管14抽出有价金属材料；
54.随后按照上述的步骤四，不同材料落入到对应的筛分箱中，以过滤板19过滤掉其中的水分，并集中在沉淀循环箱7中，并在启动增压泵33的作用下，将沉淀循环想7中的水分再次回流到破碎箱体1中，在破碎的同时，还可以筛分出其中的不同杂质。
55.实施例二
56.磷酸铁锂电池中的有价金属，主要通过湿法处理来提取其中的有价金属元素，其中主要以化学反应为主，例如通过酸/碱性药剂溶解其中的有价金属等，那么在化学反应过程中，势必会产生大量的酸/碱性废气，从而影响到外部工作环境，如果采用集中时处理废气，那么处理的效率不高，为此提出了如下的技术方案：
57.参照图1、图5和图6，包括设置在一级筛分箱2一侧位置上的曝气加热管3，曝气加热管3圆周外表面安装有多个喷火枪17，且曝气加热管3分别安装有排气管31和进气管35，进气管35一端与一级筛分箱2内部上端空间之间连通。
58.在废气处理过程中，包括如下步骤：
59.步骤一：首先关闭第二电磁阀29，停止一级抽吸管14的抽吸动作，并先打开第三电磁阀32和对应位置上的第二抽水泵22，将一级筛分箱2内部对于的水分完全抽干，并关闭该位置上的第三电磁阀32和对应位置上的第二抽水泵22，注液端21用于向一级筛分箱2内部注入化学药剂的接口；
60.步骤二：在一级筛分箱2中进行有价金属与化学药剂之间的化学反应过程，产生的酸/碱性废气沿着进气管35进入到曝气加热管3中，在此过程中包括如下所示：
61.1：在初始状态下，靠近排气端31的陶瓷活塞块30堵住排气端31，另外一个陶瓷活塞块30不会堵塞进气端35，且位于进气端35远离排气端31的一侧位置上，酸/碱性废气沿着进气管35进入时，此时靠近进气管35位置的电动伸缩缸18启动，带动陶瓷活塞块30向排气管31处移动，直至该陶瓷活塞块30完全堵塞进气管35，此时靠近排气管31位置的陶瓷活塞块30堵住排气管31并保持不动；
62.2：在上述过程中，由每个喷火枪17喷出高温气焰对酸/碱性废气进行高温灼烧处理，燃烧掉其中的有害杂质；
63.3：在燃烧一段时间后，关闭喷火枪17此时靠近排气管31处的陶瓷活塞块30向远离进气管35的方向移动，直至不会堵塞排气管31，而靠近进气管35处的陶瓷活塞块30向排气管31处移动，将燃烧后的废气沿着排气管31排出；
64.4)：最后一部分，在3)部分完成后，两个陶瓷活塞块30通过再次启动电动伸缩缸18而恢复至初始状态，并循环进行上述的每个部分。
65.工作原理：首先需要说明的是：一级筛分箱2不仅仅是用来过滤有价金属材料的容器，还可以作为有价金属材料与化学药剂进行反应的容器，在进行化学反应时，按照上述的步骤一来控制不同电磁阀和抽水泵的运行状态，直至一级筛分箱2内部仅仅存在化学药剂和有价金属；
66.随后按照步骤二中描述的内容，在有价金属与化学药剂反应时，产生的化学废气沿着进气管35进入到曝气加热管3中，首先：在初始状态下，靠近排气端31的陶瓷活塞块30堵住排气端31，另外一个陶瓷活塞块30不会堵塞进气端35，且位于进气端35远离排气端31的一侧位置上，所以在废气在进入的时候，排气管31不会出气，直至一部分的废气进入到曝
气加热管3中，曝气加热管3中可以理解为一个定量的空间，以喷火枪17喷出的高温气焰对废气进行高温灼烧处理；
67.在灼烧一段时间后，按照步骤二-3)步骤中所描述的，将处理后的废气排出，并使其中的陶瓷活塞块30复位，循环进行下一次的废气处理作业。
68.综上：整体结构在对批量磷酸铁锂电池进行破损时，可以分别筛分出原材料中的塑胶成分、碳粉以及有价金属，防止塑胶成分和碳粉掺杂在有价金属中，而影响到有价金属的提取效率；
69.而在有价金属的化学反应过程中，对反应过程中产生的废气进行定量处理，保证废气可以充分接受到高温处理，提高了废气处理效率。
70.以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
71.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
72.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。