專利名稱：一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝及其回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢舊電池的回收利用技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種廢棄鋅錳電池的回收工藝及其相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會(huì)步入電子化時(shí)代，現(xiàn)代社會(huì)中的機(jī)電制品、電子設(shè)備的品種越來越多、數(shù)量越來越巨大，在這些制品/設(shè)備中，方便攜帶和移動(dòng)使用的化學(xué)電源-電池得到廣泛應(yīng)用。其中人們常用器具、交通工具中的電池主要包括以鋅錳電池為代表的一次電池。鋅錳電池包括如下的被覆作用的表層物和電化活性的內(nèi)容物，其中，被覆作用的表層物包括鐵外殼、封口材料瀝青、塑料、紙等材料；電化活性的內(nèi)容物包括正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、電解質(zhì)，而其中，正極活性物質(zhì)，其主要成分為二氧化錳，其余如碳棒、乙炔黑、石墨等；負(fù)極活性物質(zhì)，其主要成分為鋅，其余為降低鋅電極的腐蝕速度加入的少量汞、鎘、鉛；電解質(zhì)，對(duì)中性鋅錳電池，其電解質(zhì)溶液為氯化銨和氯化鋅，對(duì)堿性鋅錳電池，其電解液為氫氧化鉀。
我國每年廢棄幾十萬噸廢鋅錳電池，廢棄鋅錳電池中包含上述含鋅、汞、鎘、銅、錳等重金屬以及銨鹽的有機(jī)物、無機(jī)物等物質(zhì)，大部分為自然環(huán)境所難以降解，如果隨意丟棄，很容易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，例如其中殘存的汞等重金屬會(huì)在自然水體和生物鏈中逐步富積而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。相反，若能對(duì)這些物質(zhì)全部回收利用，就可再生數(shù)萬噸到幾十萬噸不等的錳、鋅、銅等，是相當(dāng)可觀的資源。但回收處理技術(shù)是關(guān)鍵問題，回收處理技術(shù)不行則不能杜絕污染或無法經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且如若處理不當(dāng)還可能引起二次環(huán)境污染并造成資源浪費(fèi)。
例如，在廢舊鋅錳電池的回收方法及再生方面，有申請(qǐng)?zhí)枮?00510036193·7的中國專利申請(qǐng)文件公開了一種廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，該方法包括下述工藝步驟(1)分離提取廢舊堿錳電池正負(fù)極物質(zhì)首先用機(jī)械方法取出負(fù)極集流體銅釘和塑料墊圈及鐵防爆圈，并使其分開回收；然后剖開電池外殼，使鐵殼與正負(fù)極物質(zhì)分離并回收；(2)室溫堿液浸取室溫下將步驟(1)中已分離的正負(fù)極物質(zhì)放入堿液中浸泡，攪拌1～2小時(shí)，攪拌使正負(fù)極物質(zhì)分散，分離并回收隔膜；(3)分離鋅酸鹽將上述步驟(2)中浸泡后的混合物進(jìn)行過濾；(4)電解制鋅把步驟(3)中的濾液調(diào)整為電解液，在20-50℃進(jìn)行電解，陰極電流密度為100-500A/m2，在陰極制得金屬鋅；(5)制備錳酸鉀把氫氧化鉀和水加到步驟(3)的濾渣中，通入空氣并加熱2～3小時(shí)，溫度控制在200～300℃，使濾渣中的錳化合物變成錳酸鉀；待混合物冷卻至接近100℃時(shí)加入10～20％的氫氧化鉀進(jìn)行稀釋，攪拌使錳酸鉀完全溶解，過濾并分離出不溶物；(6)電解制取高錳酸鉀將步驟(5)中濾液調(diào)節(jié)為電解液，溫度為50～70℃電解，陽極電流密度為60～100A/m2，在陽極制得高錳酸鉀。該方法采用電解方法和設(shè)備回收提取廢舊堿錳電池中的鋅錳，耗電量大，不適于國內(nèi)電能日益短缺的經(jīng)濟(jì)總體情況，而且電解前的電解液的制備過程復(fù)雜、勞動(dòng)條件差。
還有申請(qǐng)?zhí)枮?00410026573·8的中國專利申請(qǐng)文件公開了一種從廢干電池中提取鋅和二氧化錳的方法，該方法依次包括(A)廢干電池的前處理，依次包括以下步驟(A1)廢干電池在熱解爐內(nèi)進(jìn)行絕氧熱解，分解有機(jī)物，并把電池中的二氧化錳還原為易酸溶提取的低價(jià)氧化物，熱解溫度為450℃～550℃，熱解時(shí)間為1.5-3.5小時(shí)；(A2)廢干電池的破碎及磁選揀鐵；(B)上述前處理后的廢干電池進(jìn)行酸溶及凈化；(C)對(duì)上述凈化的酸溶液進(jìn)行電解，采用鋅錳同槽電解法，陰極電流密度為250-1200A/m2，陽極電流密度為30～100A/m2。該方法與前述方法具有相似缺點(diǎn)采用電解方法回收提取廢舊堿錳電池中的鋅錳，耗電量大，不適于國內(nèi)電能日益短缺的經(jīng)濟(jì)總體情況，而且該法采用強(qiáng)酸電解液，制備過程更復(fù)雜、勞動(dòng)條件更差，還會(huì)造成酸霧二次污染。
又有申請(qǐng)?zhí)枮?4111199.7的中國專利申請(qǐng)文件公開了一種從廢干電池中提取鋅和二氧化錳的方法，該法首先將廢干電池在貧氧的容器中還原焙燒，邊燒邊攪拌；再用篩分檢出炭棒，鋅塊，用電磁法除去鐵(Fe)；再將濃硫酸慢慢加入分檢后的粉料中并不斷攪拌，粉料呈濕潤(rùn)的顆粒狀，然后在經(jīng)放置的粒料中通入熱空氣加熱，讓HCL氣體揮發(fā)；后再加入廢電解液，使粒料溶解；然后加入Ca(OH)2或Ba(OH)2中和，使溶液的PH值在3.8～5.2；最后將用鋅粉置換凈化處理后的溶液，加熱至80℃放入電解槽內(nèi)，同進(jìn)電解，在陰極和陽極上分別沉積出鋅和二氧化錳。該法采用鋅錳同槽電解法，缺點(diǎn)有如上述。
由于廢棄鋅錳電池的傳統(tǒng)處理技術(shù)的上述問題，影響到這一行業(yè)的環(huán)境效率及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，造成廢棄鋅錳電池對(duì)于環(huán)境的污染和資源浪費(fèi)問題長(zhǎng)期無法解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是要提供一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝及相關(guān)設(shè)備，該回收工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)︿\錳電池中的大宗內(nèi)容物進(jìn)行全面回收，回收得到的產(chǎn)物純度較高，而且回收操作和相關(guān)設(shè)備較簡(jiǎn)單，基本不產(chǎn)生二次污染。
為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，所述鋅錳電池包括電化活性的內(nèi)容物和被覆作用的表層物，該回收工藝包括如下步驟A)將廢棄鋅錳電池進(jìn)行表層破解，將破解并分離得到的表層物和內(nèi)容物置于水洗槽中，向槽中水體施加能量，對(duì)水洗槽中的表層物和內(nèi)容物進(jìn)行洗滌，使得電池中的堿性物質(zhì)溶解于槽水中，得到槽液、洗凈的表層物及內(nèi)容物；B1)將洗凈的表層物及內(nèi)容物一起置于適當(dāng)封閉的焙燒爐中、控制爐中溫度在400～1300℃范圍內(nèi)，進(jìn)行高溫干餾，得到含氧化錳/鐵的餾余固體、餾出高溫氣體；B2)對(duì)經(jīng)多次洗滌的槽液進(jìn)行升溫濃縮得到粒狀或糊狀的濃縮物，將所得濃縮物加溫至340-390℃范圍內(nèi)，升華得到氯化銨氣體，將氯化銨氣體進(jìn)行降溫收集或液體吸收，得到高純度的氯化銨產(chǎn)品；C1)將餾出高溫氣體導(dǎo)入冷凝回收器中進(jìn)行降溫分離和收集，得到含有鋅和/或氧化鋅的粉末；C2)將焙燒爐中得到的餾余固體移出，用硫酸溶液進(jìn)行酸溶得到主要含硫酸錳的初溶液，分離初溶液、含碳固體，其中含碳固體作為碳源；
D)將得到的初溶液進(jìn)行氧化、堿沉、分離，得到純化硫酸錳溶液、金屬堿沉渣，其中，純化硫酸錳溶液干燥得到純凈硫酸錳顆粒產(chǎn)品，金屬沉渣積累后另作處理。
本發(fā)明的工藝方法先將電池中的電化活性內(nèi)容物徹底清洗，使其中的組份復(fù)雜的堿性電解質(zhì)基本留在清洗液體中，使得固體電化活性內(nèi)容物成份大幅簡(jiǎn)化為主要的三種無機(jī)碳及含碳有機(jī)物、鋅及鋅的化合物、錳的氧化物，然后將成份得到簡(jiǎn)化的固體電化活性內(nèi)容物置于適當(dāng)封閉的焙燒爐內(nèi)進(jìn)行階段升溫回收/提取，在適當(dāng)封閉的爐內(nèi)1000℃高溫范圍，這三種主要成份中，(一)無機(jī)碳及含碳有機(jī)物能夠燃燒放出化學(xué)能、能夠產(chǎn)生含碳的還原性爐內(nèi)氣氛，而且含碳爐氣的還原性可以隨溫度、空氣量的不同而不同，相應(yīng)地改變爐內(nèi)氣氛的還原性強(qiáng)弱，這種可調(diào)節(jié)的還原性氣氛，對(duì)于爐內(nèi)鋅、錳的化合物的提取將產(chǎn)生積極的作用；(二)單質(zhì)鋅的蒸發(fā)溫度為419℃，而其沸騰溫度也不高在910℃；原有鋅的化合物ZnCl2經(jīng)過A步驟水洗，會(huì)水解生成為附著的固體Zn(OH)2，Zn(OH)2在爐內(nèi)較低溫度下(100-200℃)就能轉(zhuǎn)化為ZnO在還原性氣氛下，ZnO又能轉(zhuǎn)化為金屬鋅，在高溫下ZnO或Zn都能揮發(fā)成為氣態(tài)，而又能在100-300℃的較低溫度下冷凝得到高純的ZnO或Zn粉末產(chǎn)品；(三)錳的主要2、4價(jià)態(tài)的氧化物，在適當(dāng)封閉的爐內(nèi)的還原氣氛下，錳的4價(jià)態(tài)氧化物將會(huì)全部或大部轉(zhuǎn)化為錳的2價(jià)態(tài)氧化物，這將有利于隨后對(duì)其的酸溶回收。而(四)對(duì)于留在清洗液體中的主要物質(zhì)NH4Cl，本發(fā)明的工藝方法也借用同一焙燒爐中的易得的中溫?zé)嵩?，?40-390℃范圍內(nèi)升華得到純凈的氯化銨氣體，當(dāng)然，如果條件稍差的話，也可在更高的溫度下?lián)]發(fā)得到氨氣和氯氣，用水吸收后同樣可得到純凈的氯化銨溶液乃至結(jié)晶。
由上述分析可見，本發(fā)明的工藝只采用水洗槽、適當(dāng)封閉的焙燒爐、冷凝回收器、酸溶槽、液體過濾器五類主要設(shè)備就能將鋅錳電池中的大宗廢棄物質(zhì)完全提取出來加以回收再用，其中焙燒爐是主要耗能設(shè)備，除了有利于全面、高純地回收大宗廢棄物質(zhì)、提高后續(xù)溶解分離的效率外，比起電解槽來說，焙燒爐可以采用電輔助加熱和煤焦或油氣加熱多重方式，能源代換靈活，能很好適應(yīng)國內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)政策，而且適當(dāng)封閉的焙燒爐對(duì)于節(jié)能、避免二次污染都具有比較優(yōu)勢(shì)，既能較大改善分離效果，還能減少二次污染和能源消耗。
為充分發(fā)揮本發(fā)明工藝方法的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明工藝方法的改進(jìn)還包括通過控制所述焙燒爐中的溫度和風(fēng)量，來控制焙燒爐氣氛中碳氧化物組成，從而控制氣氛的氧化/還原性質(zhì)。例如在所述步驟B1中，控制焙燒爐中氣氛的氧化/還原性質(zhì)，從而得到不同比例的氧化鋅/鋅粉末或在焙燒爐中維持還原氣氛或保護(hù)性氣體，使經(jīng)過高溫干餾的高溫氣體在經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)冷凝器的冷凝后，生成一定粒度和分布的鋅粉；或在焙燒爐中提供有氧氣氛，使經(jīng)過高溫干餾的高溫氣體經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)冷凝器的冷凝后，又可生成一定粒度和分布的氧化鋅的粉末；從而可以按照市場(chǎng)和客戶需求來控制操作條件、組織生產(chǎn)。
為了提高能源和含碳還原物質(zhì)的利用率、減少二次污染、增加爐體的操作彈性，所述回收工藝中，凡經(jīng)有關(guān)分離步驟后剩余的尾氣，均通過相應(yīng)的循環(huán)管道預(yù)熱后仍然返回進(jìn)入焙燒爐中。所述步驟C2中得到的含碳固體的碳源，經(jīng)過用所述步驟A中的槽液清洗并分離后，被重新添加到焙燒爐中，作為各步驟的還原氣氛的來源，或部分碳源保留在所述初溶液中，作為氧化錳的還原劑；為了提高洗滌予處理效果，使進(jìn)入爐體中的固體電化活性內(nèi)容物成份達(dá)到大幅簡(jiǎn)化和優(yōu)化，所述步驟A中，在槽中水體施加的能量為熱能、動(dòng)能、超聲能其中一種或一種以上。
雖然目前國家對(duì)于電池添加有汞類害物質(zhì)控制越來越嚴(yán)，但是考慮到某些小型電池廠仍然可能生產(chǎn)含汞鋅錳電池或不能完全取消汞的應(yīng)用，為了嚴(yán)格環(huán)保和盡可能化害為利起見，本發(fā)明所述步驟B1中還包括如下操作首先控制所述焙燒爐中溫度在50～600℃范圍內(nèi)，將所得表層物及內(nèi)容物進(jìn)行中溫干餾，餾出中溫氣體依次通過冷凝回收器、旋風(fēng)分離器、袋濾器進(jìn)行重力分離和過濾，收集得到汞液，過濾后氣體通入吸收水洗槽。
作為步驟D的具體優(yōu)選條件，所述步驟D中，初溶液的氧化劑采用雙氧水。
為了增加焙燒爐的工藝操作彈性、適應(yīng)性、自動(dòng)化程度，所述焙燒爐包括水平設(shè)置且依序連通的中溫腔室、高溫腔室、冷卻腔室和貫通各腔室的管狀物料通道，所述各腔室間有分隔裝置且對(duì)爐體外部是適當(dāng)封閉、不直接連通的，在各腔室的進(jìn)氣口、排氣口處分別設(shè)置有檢測(cè)氣體成分的氣體傳感器，氣體傳感器的輸出線路連接著二次儀表以及控制電路；所述步驟B1、B2、C1、C2各步驟的啟動(dòng)和終結(jié)是根據(jù)餾出氣體的分析結(jié)果而進(jìn)行的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案之二是一種用于如上所述的選擇性揮發(fā)回收工藝的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收系統(tǒng)，其包括分類輸送設(shè)備、液體過濾器，而所述回收系統(tǒng)包括依工藝順序裝設(shè)的電池破殼機(jī)、水洗槽、選擇性揮發(fā)焙燒爐、冷凝回收器、酸溶槽、加熱濃縮器；其中，所述電池破殼機(jī)包括帶有壁面刀刃的電池通孔和電池推進(jìn)器，其將廢棄電池進(jìn)行軸向破殼；所述水洗槽帶有水體增能器，其將電池破殼后的表層物和內(nèi)容物進(jìn)行增能漂洗；所述焙燒爐將經(jīng)水洗干凈的電池表層物和內(nèi)容物進(jìn)行分段升溫分餾得到不同溫度段的煙氣；所述冷凝回收器將各溫度段的煙氣進(jìn)行冷凝分別得到氯化銨顆粒、鋅/氧化鋅粉末；所述酸溶槽將經(jīng)過高溫分餾而留在焙燒爐中的固體殘?jiān)M(jìn)行酸溶、堿沉；所述液體過濾器對(duì)水洗槽的槽液和酸溶槽中的堿沉溶液進(jìn)行過濾提純；所述加熱濃縮器將提純后的酸溶槽溶液加熱濃縮得到純化硫酸錳顆粒。
所述焙燒爐包括產(chǎn)生高溫?zé)煔獾娜紵?、水平設(shè)置且依序連通的中溫腔室、高溫腔室、冷卻腔室和貫通各腔室的管狀物料通道，所述各腔室間有分隔裝置且對(duì)爐體外部是適當(dāng)封閉、不直接連通的，在該物料通道中容納有一系列物料推舟及其振動(dòng)式推進(jìn)裝置，在各個(gè)腔室中設(shè)有高溫?zé)煔馊肟?、進(jìn)氣口、排氣口、溫度檢測(cè)裝置和風(fēng)管系統(tǒng)，該風(fēng)管系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)和控制閥門，所述冷卻腔室中設(shè)有冷卻換熱器，冷卻換熱器包括預(yù)熱進(jìn)氣的氣管換熱器和加熱液媒的液媒換熱器，在各腔室的進(jìn)氣口、排氣口處還分別設(shè)置有檢測(cè)氣體成分的氣體傳感器，氣體傳感器的輸出線路連接著二次儀表以及控制電路；所述冷凝回收器包括垂直折板式沉降室和沿所述折板壁面分布的換熱器盤管，所述沉降室中包括多塊相間排布的上部折板和下部折板，所述折板為中空結(jié)構(gòu)，折板內(nèi)壁面上緊貼分布有換熱器盤管，設(shè)在上部折板下方的是沉降室的收集口，所述冷凝回收器的出口連通袋式或靜電或旋風(fēng)除塵器。
本發(fā)明的多腔室焙燒爐中，在各腔室的進(jìn)氣口、排氣口以及其他合適位置處均設(shè)置有檢測(cè)氣體成分的氣體傳感器，這樣就能保證按照餾出氣體成分合理地控制升溫階段、氣體還原程度和物料的及時(shí)輸送。物料推舟的振動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠讓物料與還原性氣體以及熱量得到充分的混合，提高干餾效率；多種納米式的氣體傳感器對(duì)種類廣泛的氣體如一氧化碳、氧、碳?xì)浠?、金屬氣體具有很高特異的敏感度，從而能合理地控制升溫干餾。如前分析可知，比起現(xiàn)有的某些干法處理焙燒豎爐或電解槽而言，該焙燒爐的工藝操作彈性、能源多樣性、自動(dòng)化程度、防止二次污染性能、能耗水平都具有很大提高，能夠勝任本發(fā)明的工藝的工藝要求。
本發(fā)明的冷凝回收器適應(yīng)本發(fā)明工藝需要，利用垂直折板既作為高溫?zé)煔獾睦淠龘Q熱面積、又作為高溫?zé)煔獾淖钃跸滦醒b置，然后在高溫?zé)煔庀抡壑路?，設(shè)置鋅/氧化鋅粉末的收集口，使得帶有換熱面積的垂直折板還起到收集粉末的作用，在最后的出口，再利用收集微細(xì)粉末效果更好的袋式或靜電或旋風(fēng)除塵器對(duì)鋅/氧化鋅粉末進(jìn)行高效收集，提高回收率和減少二次污染。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝實(shí)施例的原理方框示意圖。
圖2為本發(fā)明廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1，所示為本發(fā)明一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝實(shí)施例，圖1中，以括號(hào)內(nèi)的粗體字母表示相應(yīng)各步驟，并簡(jiǎn)單列出各步驟處理前后的主要物質(zhì)成分、物態(tài)、參考過程和條件等。所述鋅錳電池包括電化活性的內(nèi)容物和被覆作用的表層物，該回收工藝包括如下步驟步驟A)A1-將廢棄鋅錳電池進(jìn)行表層破解，A2-將破解并分離得到的表層物和內(nèi)容物置于水洗槽中，向槽中水體施加能量、槽中水溫T0，對(duì)水洗槽中的表層物和內(nèi)容物進(jìn)行洗滌，使得電池中的堿性物質(zhì)溶解于槽水中，得到槽液、洗凈的表層物及內(nèi)容物；所述步驟A中，在槽中水體施加的能量為熱能、機(jī)械攪拌能和超聲能。
步驟B1)B11-首先控制所述焙燒爐中溫度T2在50～600℃范圍內(nèi)，將所得表層物及內(nèi)容物進(jìn)行中溫干餾，餾出中溫氣體依次通過冷凝回收器、旋風(fēng)分離器、袋濾器進(jìn)行重力分離和過濾，收集得到汞液，過濾后氣體通入吸收水洗槽。
所述回收工藝中，凡經(jīng)有關(guān)分離步驟后剩余的尾氣，均通過相應(yīng)的循環(huán)管道預(yù)熱后仍然返回進(jìn)入焙燒爐中。
B12-將洗凈的表層物及內(nèi)容物一起置于適當(dāng)封閉的焙燒爐中、控制爐中溫度T3在400～1300℃范圍內(nèi)，進(jìn)行高溫干餾，得到含氧化錳/鐵的餾余固體、餾出高溫氣體；通過控制所述焙燒爐中的溫度和風(fēng)量，來控制焙燒爐氣氛中碳氧化物組成，從而控制氣氛的氧化/還原性質(zhì)。從而得到不同比例的氧化鋅/鋅粉末。
B2)對(duì)經(jīng)多次洗滌的槽液進(jìn)行升溫濃縮得到粒狀或糊狀的濃縮物，將所得濃縮物加溫T1至340-390℃范圍內(nèi)，升華得到氯化銨氣體，將氯化銨氣體進(jìn)行降溫收集或液體吸收，得到高純度的氯化銨產(chǎn)品；C1)將餾出高溫氣體導(dǎo)入冷凝回收器中控制出氣溫度T4進(jìn)行降溫分離和收集，得到含有鋅和/或氧化鋅的粉末；C2)將焙燒爐中得到的餾余固體移出，用濃度為N的硫酸溶液進(jìn)行酸溶得到主要含硫酸錳的初溶液，分離初溶液、含碳固體，其中含碳固體作為碳源；所述步驟C2中得到的含碳固體的碳源，經(jīng)過用所述步驟A中的槽液清洗并分離后，被重新添加到焙燒爐中，作為各步驟的還原氣氛的來源，或部分碳源保留在所述初溶液中，作為氧化錳的還原劑；D)采用雙氧水，將得到的初溶液在溫度T5下經(jīng)過時(shí)間X控制氧化、堿沉、分離，得到純化硫酸錳溶液、金屬堿沉渣，其中，純化硫酸錳溶液干燥得到純凈硫酸錳顆粒產(chǎn)品，金屬沉渣積累后另作處理。
下表為本發(fā)明工藝實(shí)施例的各步驟的主要工藝條件及所得產(chǎn)品質(zhì)量列表如下

如圖2，所示為本發(fā)明廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。其包括分類輸送設(shè)備(不予詳示)、液體過濾器(不予詳示)，而所述回收系統(tǒng)包括依工藝順序裝設(shè)的電池破殼機(jī)100、水洗槽110、選擇性揮發(fā)焙燒爐120、冷凝回收器150、酸溶槽180、加熱濃縮器190；其中，所述電池破殼機(jī)100包括帶有壁面刀刃101的電池通孔102和電池推進(jìn)器(不予詳示)，其將廢棄電池Bt進(jìn)行軸向破殼；所述水洗槽110帶有給水體增能的攪拌器111、超聲器112、加熱器113，其將電池Bt破殼后的表層物和內(nèi)容物進(jìn)行增能漂洗；所述焙燒爐120將經(jīng)水洗干凈的電池表層物和內(nèi)容物進(jìn)行分段升溫分餾得到不同溫度段的煙氣；所述冷凝回收器150將各溫度段的煙氣進(jìn)行冷凝，然后從旋風(fēng)除塵器171、袋式除塵器172下分別得到汞、氯化銨顆粒、鋅/氧化鋅粉末；所述酸溶槽180將經(jīng)過高溫分餾而留在焙燒爐中的固體殘?jiān)M(jìn)行酸溶、堿沉；所述液體過濾器對(duì)水洗槽110的槽液和酸溶槽180中的堿沉溶液進(jìn)行過濾提純；所述加熱濃縮器190將提純后的酸溶槽溶液加熱濃縮得到純化硫酸錳顆粒。
其中，本發(fā)明的工藝采用了一種電池軸向破殼機(jī)100來對(duì)鋅錳電池Bt進(jìn)行軸向四等分劃破殼體，破殼效果徹底，繼而可以很容易將不同表層物之間互相分離、而且可以很容易將表層物與電化活性的內(nèi)容物之間徹底分離、將銅頭與碳棒分離。
本發(fā)明廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝的焙燒爐120，包括產(chǎn)生高溫?zé)煔獾娜紵?21，包括水平設(shè)置且依序連通的中溫腔室122、高溫腔室123、冷卻腔室124和貫通各腔室的管狀物料通道125，所述各腔室間有分隔裝置126且對(duì)爐體外部是適當(dāng)封閉、不直接連通的，在該物料通道125中容納有一系列物料推舟127及其振動(dòng)式推進(jìn)裝置128，在各個(gè)腔室中設(shè)有高溫?zé)煔馊肟?29、進(jìn)氣口130、排氣口131、溫度檢測(cè)裝置132和風(fēng)管系統(tǒng)，該風(fēng)管系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)133和控制閥門134，所述冷卻腔室124中設(shè)有冷卻換熱器，冷卻換熱器包括預(yù)熱進(jìn)氣的氣管換熱器135和加熱液媒的液媒換熱器136，在各腔室的進(jìn)氣口、排氣口處還分別設(shè)置有檢測(cè)氣體成分的氣體傳感器137，氣體傳感器137的輸出線路(虛線表示，且表示控制線路)連接著二次儀表以及控制電路138。
本發(fā)明廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝的冷凝回收器150，其包括垂直折板式沉降室151，所述沉降室151中包括多塊相間排布的上部折板153和下部折板154，所述折板153、154為中空結(jié)構(gòu)，折板153、154內(nèi)壁面上緊貼分布有換熱器盤管152，設(shè)在上部折板153下方的是沉降室151的收集口155，所述冷凝回收器150的出口連通旋風(fēng)除塵器171、袋式或靜電器172。
權(quán)利要求
1.一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，所述鋅錳電池包括電化活性的內(nèi)容物和被覆作用的表層物，該回收工藝包括如下步驟A)將廢棄鋅錳電池進(jìn)行表層破解，將破解并分離得到的表層物和內(nèi)容物置于水洗槽中，向槽中水體施加能量，對(duì)水洗槽中的表層物和內(nèi)容物進(jìn)行洗滌，使得電池中的堿性物質(zhì)溶解于槽水中，得到槽液、洗凈的表層物及內(nèi)容物；B1)將洗凈的表層物及內(nèi)容物一起置于適當(dāng)封閉的焙燒爐中、控制爐中溫度在400～1300℃范圍內(nèi)，進(jìn)行高溫干餾，得到含氧化錳/鐵的餾余固體、餾出高溫氣體；B2)對(duì)經(jīng)多次洗滌的槽液進(jìn)行升溫濃縮得到粒狀或糊狀的濃縮物，將所得濃縮物加溫至340-390℃范圍內(nèi)，升華得到氯化銨氣體，將氯化銨氣體進(jìn)行降溫收集或液體吸收，得到高純度的氯化銨產(chǎn)品；C1)將餾出高溫氣體導(dǎo)入冷凝回收器中進(jìn)行降溫分離和收集，得到含有鋅和/或氧化鋅的粉末；C2)將焙燒爐中得到的餾余固體移出，用硫酸溶液進(jìn)行酸溶得到主要含硫酸錳的初溶液，分離初溶液、含碳固體，其中含碳固體作為碳源；D)將得到的初溶液進(jìn)行氧化、堿沉、分離，得到純化硫酸錳溶液、金屬堿沉渣，其中，純化硫酸錳溶液干燥得到純凈硫酸錳顆粒產(chǎn)品，金屬沉渣積累后另作處理。
2.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于通過控制所述焙燒爐中的溫度和風(fēng)量，來控制焙燒爐氣氛中碳氧化物組成，從而控制氣氛的氧化/還原性質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于所述回收工藝中，凡經(jīng)有關(guān)分離步驟后剩余的尾氣，均通過相應(yīng)的循環(huán)管道預(yù)熱后仍然返回進(jìn)入焙燒爐中。
4.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于所述步驟A中，在槽中水體施加的能量為熱能、動(dòng)能、超聲能其中一種或一種以上。
5.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于所述步驟B1中，控制焙燒爐中氣氛的氧化/還原性質(zhì)，從而得到不同比例的氧化鋅/鋅粉末。
6.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于所述步驟B1中還包括如下操作首先控制所述焙燒爐中溫度在50～600℃范圍內(nèi)，將所得表層物及內(nèi)容物進(jìn)行中溫干餾，餾出中溫氣體依次通過冷凝回收器、旋風(fēng)分離器、袋濾器進(jìn)行重力分離和過濾，收集得到汞液，過濾后氣體通入吸收水洗槽。
7.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于所述步驟C2中得到的含碳固體的碳源，經(jīng)過用所述步驟A中的槽液清洗并分離后，被重新添加到焙燒爐中，作為各步驟的還原氣氛的來源，或部分碳源保留在所述初溶液中，作為氧化錳的還原劑；所述步驟D中，初溶液的氧化劑采用雙氧水。
8.如權(quán)利要求1所述的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，其特征在于所述焙燒爐包括水平設(shè)置且依序連通的中溫腔室、高溫腔室、冷卻腔室和貫通各腔室的管狀物料通道，所述各腔室間有分隔裝置且對(duì)爐體外部是適當(dāng)封閉、不直接連通的，在各腔室的進(jìn)氣口、排氣口處分別設(shè)置有檢測(cè)氣體成分的氣體傳感器，氣體傳感器的輸出線路連接著二次儀表以及控制電路；所述步驟B1、B2、C1、C2各步驟的啟動(dòng)和終結(jié)是根據(jù)餾出氣體的分析結(jié)果而進(jìn)行的。
9.一種用于如權(quán)利要求1-8之一的選擇性揮發(fā)回收工藝的廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收系統(tǒng)，其包括分類輸送設(shè)備、液體過濾器，其特征在于所述回收系統(tǒng)包括依工藝順序裝設(shè)的電池破殼機(jī)、水洗槽、選擇性揮發(fā)焙燒爐、冷凝回收器、酸溶槽、加熱濃縮器；其中，所述電池破殼機(jī)包括帶有壁面刀刃的電池通孔和電池推進(jìn)器，其將廢棄電池進(jìn)行軸向破殼；所述水洗槽帶有水體增能器，其將電池破殼后的表層物和內(nèi)容物進(jìn)行增能漂洗；所述焙燒爐將經(jīng)水洗干凈的電池表層物和內(nèi)容物進(jìn)行分段升溫分餾得到不同溫度段的煙氣；所述冷凝回收器將各溫度段的煙氣進(jìn)行冷凝分別得到氯化銨顆粒、鋅/氧化鋅粉末；所述酸溶槽將經(jīng)過高溫分餾而留在焙燒爐中的固體殘?jiān)M(jìn)行酸溶、堿沉；所述液體過濾器對(duì)水洗槽的槽液和酸溶槽中的堿沉溶液進(jìn)行過濾提純；所述加熱濃縮器將提純后的酸溶槽溶液加熱濃縮得到純化硫酸錳顆粒。
10.如權(quán)利要求9所述廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收系統(tǒng)，其特征在于所述焙燒爐包括產(chǎn)生高溫?zé)煔獾娜紵?、水平設(shè)置且依序連通的中溫腔室、高溫腔室、冷卻腔室和貫通各腔室的管狀物料通道，所述各腔室間有分隔裝置且對(duì)爐體外部是適當(dāng)封閉、不直接連通的，在該物料通道中容納有一系列物料推舟及其振動(dòng)式推進(jìn)裝置，在各個(gè)腔室中設(shè)有高溫?zé)煔馊肟?、進(jìn)氣口、排氣口、溫度檢測(cè)裝置和風(fēng)管系統(tǒng)，該風(fēng)管系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)和控制閥門，所述冷卻腔室中設(shè)有冷卻換熱器，冷卻換熱器包括預(yù)熱進(jìn)氣的氣管換熱器和加熱液媒的液媒換熱器，在各腔室的進(jìn)氣口、排氣口處還分別設(shè)置有檢測(cè)氣體成分的氣體傳感器，氣體傳感器的輸出線路連接著二次儀表以及控制電路；所述冷凝回收器包括垂直折板式沉降室和沿所述折板壁面分布的換熱器盤管，所述沉降室中包括多塊相間排布的上部折板和下部折板，所述折板為中空結(jié)構(gòu)，折板內(nèi)壁面上緊貼分布有換熱器盤管，設(shè)在上部折板下方的是沉降室的收集口，所述冷凝回收器的出口連通袋式或靜電或旋風(fēng)除塵器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢棄鋅錳電池的選擇性揮發(fā)回收工藝，包括如下步驟將電池進(jìn)行表層破解、水洗，得到槽液、洗凈的表層物及內(nèi)容物；置于適當(dāng)封閉的焙燒爐中，控制爐中溫度進(jìn)行高溫干餾，得到含氧化錳/鐵的餾余固體、餾出高溫氣體；對(duì)經(jīng)多次洗滌的槽液進(jìn)行升溫濃縮得到的濃縮物加溫、降溫，得到高純度的氯化銨產(chǎn)品；將餾出高溫氣體導(dǎo)入冷凝回收器中進(jìn)行降溫分離和收集，得到含有鋅和/或氧化鋅的粉末；將餾余固體移出，酸溶得到硫酸錳初溶液，進(jìn)行氧化、堿沉、分離，得到純化硫酸錳溶液。本發(fā)明回收工藝及相關(guān)設(shè)備能夠?qū)︿\錳電池中的大宗內(nèi)容物進(jìn)行全面回收，回收得到的產(chǎn)物純度較高，回收操作和相關(guān)設(shè)備較簡(jiǎn)單，基本不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號(hào)C01G45/10GK101054187SQ20071007391
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月3日
發(fā)明者許開華 申請(qǐng)人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司