废旧锂电池破碎回收系统：技术方案与创新设计详解

一种高效安全的废旧锂电池破碎回收系统：技术方案与创新设计详解
本发明公开了一种**废旧锂电池破碎回收系统**，属于资源循环利用与环保装备制造技术领域。该系统通过**模块化设计、惰性气氛保护、多级破碎解离、智能分选与闭环尾气处理**，实现了对废旧锂电池的**安全、高效、绿色、高值化回收**。

系统核心目标：
- 解决传统回收过程中存在的**安全隐患**（如带电破碎引发起火爆炸）；
- 突破**预处理复杂**（需放电、抽液）导致的效率瓶颈；
- 提高有价金属（锂、钴、镍、铜、铝）的**综合回收率与纯度**；
- 实现全过程**无害化处理与达标排放**。
二、系统整体结构与工作流程**
系统由以下五大主模块及辅助模块构成：
1. **上料模块**
2. **碎料模块**
3. **热解模块**
4. **破碎模块**
5. **回收模块**
6. **尾气处理模块**（各关键环节均连接）
7. **补充模块**（提升黑粉回收率）

工作流程简述：
上料 → 气密封送料 → 双级撕碎 → 高温热解 → 多级破碎+风选 → 研磨筛分 → 金属分选+粉尘收集 → 资源产品输出
三、各模块技术细节与创新设计**
1. 上料模块：实现动态气密封，阻隔空气**
- **组成**：
- 上料皮带输送机
- 密封送料装置（含固定壳、进料斗、出料管、转动电机、吸风/吹风叶片）
- **结构特征**：
- 进料斗与出料管**错位设置**，避免直通气流通道；
- 吸风叶片在进料腔内旋转，形成局部负压；
- 吹风叶片向进料口持续吹入**惰性气体（如氮气）**，形成“气帘”；
- 整个送料过程实现**物料与空气的物理隔离**。
- **功能优势**：
- 在电池进入系统前即建立**惰性气氛环境**；
- 有效防止氧气进入，避免残余电量引发的氧化反应或燃烧；
- 为后续安全破碎提供基础保障。

2. 碎料模块：双级撕碎 + 惰性气体保护
- **设备配置**：
- 第一撕碎机（初级破碎）
- 第二撕碎机（二级细化），竖向连接，逐级破碎
- **关键配置**：
- 两台撕碎机均连接**充气单元**，可通入氮气维持系统内无氧氛围
- **连接关系**：
- 第一撕碎机接送料装置出料口
- 第二撕碎机出料接入热解模块
- **技术突破**：
- **无需预先放电或抽取电解液**即可安全破碎；
- 惰性环境抑制电解液挥发和副反应，提升安全性；
- 显著提高处理效率，降低人工与设备成本。
✅ **本质安全设计**：从根本上杜绝带电电池破碎风险。

3. 热解模块：高温裂解有机物，实现无害化**
组成：
- 进料螺旋机（密封输送）
- 高温裂解炉（400–700℃）
- 冷却机（出料降温）
- **工作原理**：
- 撕碎后物料在惰性气氛中进入裂解炉；
- 电解液、粘结剂（PVDF）、隔膜等有机成分高温分解为可燃气体；
- 可燃气体经净化后可作为燃料回用，实现能源回收；
- 无机金属材料（铜箔、铝箔、正负极粉）保留完整。
- **环保与经济价值**：
- 彻底去除有害有机物；
- 减少后续粉尘污染与VOCs排放；
- 实现“以废治废”，降低能耗。

4. 破碎模块：四级联动，精细解离**
采用“**粗破—风选—细破—研磨**”四级工艺链，逐级细化，确保材料充分解离。
粗破碎单元，风选单元，细破碎单元，研磨单元
- 所有设备之间通过**密封刮板机**连接，防止粉尘泄露；
- 每级筛分后合格物料进入回收模块，不合格者返回再处理。
✅ 高解离度：确保铜/铝/黑粉（LiCoO₂、LiNiMnCoO₂等）高度分离。
5. 回收模块：多通道收集，资源闭环**
金属分选部分：
- 铜铝分选机 → 分离铜粒与铝粒；
- 出料口分别连接**铜粒压包机**与**铝粒压包机**，便于运输与销售。
- **粉尘收集部分**：
- **旋风收尘器** + **第一布袋除尘器**：收集送料装置与初级破碎粉尘；
- **旋风收集仓** + **第一布袋收尘器**：收集粗破、细破环节细粉；
- 所有收集粉尘最终汇入**黑粉收集器**，用于湿法冶金提取锂、钴、镍等。
- **气流路径设计**：
- 旋风收尘器出气 → 第一波袋除尘器进气；
- 两者的出料口均送入**热解模块进料口**，实现粉尘回炉处理，避免浪费。
✅ **闭环设计**：粉尘不外排，资源全回收，符合绿色制造理念。

6. 尾气处理模块：全过程净化，达标排放**
- 所有产生废气的环节（碎料、热解、破碎、回收）均配备尾气收集管道；
- 尾气集中进入**尾气处理系统**，包含：
- 喷淋塔（去除酸性气体）
- 活性炭吸附（去除VOCs）
- 催化燃烧或RTO（高温氧化）
- 在线监测系统（实时监控排放指标）
✅ 满足《大气污染物综合排放标准》《危险废物焚烧污染控制标准》等法规要求。

7. 补充模块：提升黑粉回收率与系统稳定性**
- **组成**：
- 高压风机
- 旋风磨
- 圆盘筛
- 第二布袋除尘器
- **工作方式**：
- 高压风机从**粗破碎单元、风选单元**抽取含粉气流；
- 气流进入**旋风磨**进行超细粉碎；
- 后接**圆盘筛**筛分：
- 合格细粉 → 黑粉收集器
- 不合格粗颗粒 → 返回细破碎单元再处理
- 第二布袋除尘器捕集微细粉尘，确保排放清洁。
- **作用**：
- 提高黑粉产率与细度；
- 减少资源流失；
- 增强系统适应不同电池类型的能力。

*四、系统创新点总结**
| **安全创新** | 全程惰性气体保护，避免带电破碎风险；无需预放电与抽液 |
| **结构创新** | 送料装置采用“吸风+吹风”叶片结构，实现动态气密封 |
| **工艺创新** | “碎料—热解—破碎—分选”一体化流程，实现高效解离 |
| **环保创新** | 全封闭输送+多级尾气处理+粉尘闭环回收，零污染排放 |
| **效率创新** | 省去复杂预处理步骤，自动化连续运行，处理能力显著提升 |
| **资源化创新** | 黑粉回收率≥98%，铜铝纯度≥99%，实现高值资源闭环 |
五、应用前景与产业价值
本系统适用于：
- 动力电池回收企业（电动汽车退役电池）
- 3C电子产品电池集中处理中心
- 电动自行车锂电池回收体系
- 再生资源产业园配套装备
废旧锂电池破碎回收系统，以**安全为前提、效率为核心、环保为底线、资源化为目标**，通过**结构优化与系统集成**，实现了废旧锂电池回收从“被动防护”向“本质安全”的跨越，是推动我国“城市矿山”开发、实现“双碳”战略目标的关键技术装备之一。