一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置与流程

1.本发明涉及及重金属废料处理回收技术领域，特别涉及一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置。


背景技术：

2.铅酸蓄电池是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池，它所消耗的铅占全球总耗铅量的82％。据统计，我国铅蓄电池的消耗量为每年约800万只。从环保的角度来看，铅酸蓄电池也是对环境、人类健康危害最大的一种电池。随着废铅酸蓄电池的大量产生，以及考虑到铅对环境的重大影响，废铅酸蓄电池的回收利用一直以来备受重视。
3.废铅酸电池经物理破碎后用大量水冲洗分选出隔板纸、塑料(abs)和极板，这几类物质通过螺旋输送机送到不同的下料口，用带孔的料斗接收。因物料夹带大量水分，需要在车间现场停留控水约4h再转走。不同物料放在不同料斗中摆放需要占据车间较大面积，使得现场作业受限制，带来诸多隐患。
4.废铅酸电池中价值含量较高的极板经过破碎后粒度变小，在滚筒内清洗细的极板往往夹带大量铅泥，铅泥进入低温熔化锅内会产生大量浮灰，在机械捞灰期间因物理夹渣导致少量的铅与浮灰混合在一起再次入炉熔炼，加大了入炉物料的处理量，导致运营成本升高，而铅的直收率降低。
5.堆放在料斗中的极板在潮湿环境中会加快氧化速度生成氧化铅，氧化铅不能以液态金属铅的形态直接回收利用，进一步降低极板铅的直收率。通常经控水处理后加入到低温熔化锅中的极板含水量还有10％以上，此时锅内温度控制在550℃，极板中的水遇到液态金属铅后容易飞溅，将锅内浮灰溢出到作业现场，存在着较大安全隐患；飞溅出来的浮灰中含有重金属，对于较为隐蔽的狭小空间清扫过程中会存在死角，时间长了带来环境隐患。
6.为了解决极板低温熔化工艺中存在的投料过程中浮渣遇水飞溅的问题，有厂家尝试用干燥窑对含水极板进行烘干，物料干燥热源来自于天然气或粉煤燃烧产生的烟气。极板中铅的含量高达96％，铅的熔点只有327℃，极板在窑内移动，窑内烟气与物料流动逆向，窑头温度高于窑尾，导致铅部分熔化但流动性有限，后续干燥的极板在窑内出现阻塞、出料困难的情况，加大操控的负担，同时运行成本偏高，以上原因往往导致生产者放弃使用干燥步骤，又回到最初的运行模式。
7.废旧铅酸蓄电池被列为危险废物，综合利用废旧铅酸蓄电池的企业面临环保和能耗双重压力，项目建设中环保设施的投入占比很高，生产运行期间中间物料堆存需要相应的库房或贮存点，因此减少中间物料的贮存和倒运对投资和运行成本控制效果是非常明显的。
8.基于以上原因，开发一种新型清洁高效的极板回收利用预处理方法及装置，解决碎极板和铅泥的深度分离问题，物料控水需要现场长时间堆放、占用场地和降低铅直收率的问题，解决入锅前极板含水量过高容易引起高温物料飞溅的问题，降低能耗，改善作业环境，提高生产安全和效率非常必要。


技术实现要素：

9.本方案通过皮带输送机直接将潮湿极板通过清洁高效装置，将极板中粘附的铅泥清洗干净并将大部分水分迅速脱除后进入干燥窑，减少了极板控水倒运环节，降低了潮湿极板中金属铅的氧化量，铅泥清洗干净后可以降低低温熔化锅内浮灰的产生量，减少浮灰物理夹渣铅的数量，提高了铅的直收率，缩短了极板回用时间，使用余热锅炉产生的蒸汽加热空气干燥碎极板物料，降低天然气的消耗量，节约生产成本。本方案为大批量废铅蓄电池极板物料回收提供了简单、有效的途径，同时有利于大型铅酸蓄电池回收装置的降本增效。
10.本发明提供一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，包括以下组成单元：
11.铅泥分离单元：在水槽两侧设置超声波换能器(9)，在水槽一侧设置进水口(10)，传送装置(11)负载废极板物料通过超声波水槽，在水槽下方设置隔筛(12)，隔筛下方槽体的一侧设置进水口(13)，在进水口的相对侧设置铅泥排放口(14)；
12.脱水单元：铅泥清洗后的极板物料进入振动筛(15)脱除大部分水分；
13.干燥单元：将脱除大部分水分的极板物料输送至干燥窑，窑头设置进风口(21)，蒸汽加热盘管(22)及鼓风机(23)，利用饱和蒸汽对空气加热，并将热空气送入干燥窑内对极板物料进行干燥，干燥后的极板转运进低温熔化锅内熔化回收铅。
14.进一步地，所述超声波换能器的超声波频率为17k～23khz。
15.进一步地，所述传送装置的速度为20～40m/min。
16.进一步地，所述隔筛筛孔为10～20目。
17.进一步地，所述振动筛的振动频率为1～10次/s，筛面倾角为10～30
°
。
18.进一步地，所述干燥窑包括旋转筒体和封闭的窑头及窑尾，所述窑头的高度高于窑尾，窑体中心线与水平面的角度为5～30
°
，所述旋转转筒转速为0～10转/min。
19.进一步地，所述饱和蒸汽的温度在150～200℃，压力在1.0～2.0mpa。所述饱和蒸汽由熔炼炉高温烟气经余热锅炉产生，进一步优化利用大型铅蓄电池回收装置的热能。采用饱和蒸汽加热空气避免了空气温度过高、极板物料部分熔化阻塞出料的情况。
20.进一步地，所述饱和蒸汽加热的空气和极板物料同向流动。干燥窑内物料的走向与热空气流向相同，废气外排不需要借助引风机，节省电能。
21.进一步地，所述极板物料的干燥时间为10～60s。快速干燥工艺降低了潮湿极板中金属铅的氧化量，提高了金属铅的直收率。
22.进一步地，所述干燥后的极板物料在进熔化锅前温度仍保持在80℃以上，含水量低于1％。
23.干燥后带温的极板物料通过皮带输送机匀速加入低温融化锅内，不会产生锅内液态金属遇水飞溅、现场冒黑烟的情形，作业现场环境得到明显改善，消除了安全隐患。自带余温的极板进入熔化锅后能加快熔化，可以降低天然气的消耗量，缩短作业周期。
附图说明
24.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，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍。
25.图1皮带示意图。
26.图2铅泥清洗单元和振动脱水单元示意图。
27.图3干燥窑组合图(a)正视图；(b)俯视图。
具体实施方式
28.术语
29.在本发明中，所用的下述术语具有如下所定义的含义。
30.铅泥：
31.铅酸蓄电池被破碎后，电解液中硫酸铅和氧化铅的混合产物，统称铅膏或铅泥。
32.实施例1
33.废铅酸电池经破碎处理后，在碎极板下料口下方配置湿料接收皮带(1)，皮带将含水潮湿极板通过进料口(5)、传送皮带(6)输送到铅泥清洗单元。清洗单元设置三台超声波换能器(7、8、9)和进水口(10)，见图2，其中超声波换能器的频率为16khz，传送皮带的运行速度为30m/min。在水和超声波的多重作用下，粘附在极板表面的铅泥与极板分离，分离后的铅泥与冲洗水通过不锈钢隔筛(12)沉降进入装置底部，隔筛的孔径为10目。在进水口(13)的水的冲洗作用下，铅泥通过排放口(14)进入铅泥收集罐，经压滤后送到熔炼炉配料系统。清洗过的碎极板物料通过传送装置(11)进入振动筛(15)脱除大部分水，其中振动筛的材质采用304不锈钢，筛面倾角为15
°
，振动频率为3次/s。
34.振动筛下料口(16)正下方设置湿料皮带(2)，脱除大部分水的极板物料通过湿料皮带(2)输送至干燥窑进料口(17)，见图3。干燥窑的窑头高度高于窑尾，窑体中心线与水平面的角度为5
°
，所述旋转转筒的转速为2转/min。余热锅炉产生的1.6mpa、194℃的饱和蒸汽通过蒸汽进气口(43)进入蒸汽加热盘管(22)，加热通过鼓风机(23)送进来的空气，饱和蒸汽消耗量为0.5t/h。热空气通过进风口(21)进入干燥窑内，物料与热空气同向流动，干燥时间为35s。干燥后的极板物料通过窑尾下料口(30)汇入到干料倒运皮带(3)，再通过干料上料皮带(4)转运进低温熔化锅内熔化回收。极板干料温度为82℃，干料量为8.5t/h，极板含水量低于1％。
35.实施例2
36.废铅酸电池经破碎处理后，在碎极板下料口下方配置湿料接收皮带(1)，皮带将含水潮湿极板通过进料口(5)、传送皮带(6)输送到铅泥清洗单元。清洗单元设置三台超声波换能器(7、8、9)和进水口(10)，见图2，其中超声波换能器的频率为23khz，传送皮带的运行速度为22m/min。在水和超声波的多重作用下，粘附在极板表面的铅泥与极板分离，分离后的铅泥与冲洗水通过不锈钢隔筛(12)沉降进入装置底部，隔筛的孔径为20目。在进水口(13)的水的冲洗作用下，铅泥通过排放口(14)进入铅泥收集罐，经压滤后送到熔炼炉配料系统。清洗过的碎极板物料通过传送装置(11)进入振动筛(15)脱除大部分水，其中振动筛的材质采用304不锈钢，筛面倾角为25
°
，振动频率为8次/s。
37.振动筛下料口(16)正下方设置湿料皮带(2)，脱除大部分水的极板物料通过湿料皮带(2)输送至干燥窑进料口(17)，见图3。干燥窑的窑头高度高于窑尾，窑体中心线与水平面的角度为10
°
，所述旋转转筒的转速为5转/min。余热锅炉产生的2.0mpa、154℃的饱和蒸汽通过蒸汽进气口(43)进入蒸汽加热盘管(22)，加热通过鼓风机(23)送进来的空气，饱和蒸汽消耗量为0.4t/h。热空气通过进风口(21)进入干燥窑内，物料与热空气同向流动，干燥
时间为55s。干燥后的极板物料通过窑尾下料口(30)汇入到干料倒运皮带(3)，再通过干料上料皮带(4)转运进低温熔化锅内熔化回收。极板干料温度为84℃，干料量为8.8t/h，极板含水量低于1％。
38.实施例3
39.废铅酸电池经破碎处理后，在碎极板下料口下方配置湿料接收皮带(1)，皮带将含水潮湿极板通过进料口(5)、传送皮带(6)输送到铅泥清洗单元。清洗单元设置三台超声波换能器(7、8、9)和进水口(10)，见图2，其中超声波换能器的频率为21khz，传送皮带的运行速度为37m/min。在水和超声波的多重作用下，粘附在极板表面的铅泥与极板分离，分离后的铅泥与冲洗水通过不锈钢隔筛(12)沉降进入装置底部，隔筛的孔径为15目。在进水口(13)的水的冲洗作用下，铅泥通过排放口(14)进入铅泥收集罐，经压滤后送到熔炼炉配料系统。清洗过的碎极板物料通过传送装置(11)进入振动筛(15)脱除大部分水，其中振动筛的材质采用304不锈钢，筛面倾角为25
°
，振动频率为5次/s。
40.振动筛下料口(16)正下方设置湿料皮带(2)，脱除大部分水的极板物料通过湿料皮带(2)输送至干燥窑进料口(17)，见图3。干燥窑的窑头高度高于窑尾，窑体中心线与水平面的角度为15
°
，所述旋转转筒的转速为8转/min。余热锅炉产生的1.2mpa、190℃的饱和蒸汽通过蒸汽进气口(43)进入蒸汽加热盘管(22)，加热通过鼓风机(23)送进来的空气，饱和蒸汽消耗量为0.5t/h。热空气通过进风口(21)进入干燥窑内，物料与热空气同向流动，干燥时间为40s。干燥后的极板物料通过窑尾下料口(30)汇入到干料倒运皮带(3)，再通过干料上料皮带(4)转运进低温熔化锅内熔化回收。极板干料温度为80℃，干料量为8.5t/h，极板含水量低于1％。
41.实施例4
42.废铅酸电池经破碎处理后，在碎极板下料口下方配置湿料接收皮带(1)，皮带将含水潮湿极板通过进料口(5)、传送皮带(6)输送到铅泥清洗单元。清洗单元设置三台超声波换能器(7、8、9)和进水口(10)，见图2，其中超声波换能器的频率为20khz，传送皮带的运行速度为30m/min。在水和超声波的多重作用下，粘附在极板表面的铅泥与极板分离，分离后的铅泥与冲洗水通过不锈钢隔筛(12)沉降进入装置底部，隔筛的孔径为10目。在进水口(13)的水的冲洗作用下，铅泥通过排放口(14)进入铅泥收集罐，经压滤后送到熔炼炉配料系统。清洗过的碎极板物料通过传送装置(11)进入振动筛(15)脱除大部分水，其中振动筛的材质采用304不锈钢，筛面倾角为25
°
，振动频率为6次/s。
43.振动筛下料口(16)正下方设置湿料皮带(2)，脱除大部分水的极板物料通过湿料皮带(2)输送至干燥窑进料口(17)，见图3。干燥窑的窑头高度高于窑尾，窑体中心线与水平面的角度为25
°
，所述旋转转筒的转速为0。余热锅炉产生的1.5mpa、177℃的饱和蒸汽通过蒸汽进气口(43)进入蒸汽加热盘管(22)，加热通过鼓风机(23)送进来的空气，饱和蒸汽消耗量为0.5t/h。热空气通过进风口(21)进入干燥窑内，物料与热空气同向流动，干燥时间为45s。干燥后的极板物料通过窑尾下料口(30)汇入到干料倒运皮带(3)，再通过干料上料皮带(4)转运进低温熔化锅内熔化回收。极板干料温度为82℃，干料量为8.6t/h，极板含水量低于1％。

技术特征：
1.一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，包括以下组成单元：铅泥分离单元：在水槽两侧设置超声波换能器(9)，在水槽一侧设置进水口(10)，传送装置(11)负载废极板物料通过超声波水槽，在水槽下方设置隔筛(12)，隔筛下方槽体的一侧设置进水口(13)，在进水口的相对侧设置铅泥排放口(14)；脱水单元：铅泥清洗后的极板物料进入振动筛(15)脱除大部分水分；干燥单元：将脱除大部分水分的极板物料输送至干燥窑，窑头设置进风口(21)，蒸汽加热盘管(22)及鼓风机(23)，利用饱和蒸汽对空气加热，并将热空气送入干燥窑内对极板物料进行干燥，干燥后的极板转运进低温熔化锅内熔化回收铅。2.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述超声波换能器的超声波频率为15k～25khz。3.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述传送装置的速度为20～40m/min。4.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述隔筛筛孔为10～20目。5.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述振动筛的振动频率为1～10次/s，筛面倾角为10～30
°
。6.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述干燥窑包括旋转筒体和封闭的窑头及窑尾，所述窑头的高度高于窑尾，窑体中心线与水平面的角度为5～30
·
，所述旋转转筒的转速为0～10转/min。7.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述饱和蒸汽的温度在150～200℃，压力在1.0～2.0mpa。8.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述热空气和极板物料同向流动。9.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述极板物料干燥的时长为10～60s。10.根据权利要求1所述一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置，其特征在于，所述干燥后的极板物料温度在进熔化锅前仍保持在80℃以上，含水量低于1％。

技术总结
本发明提供一种废铅酸蓄电池极板清洁高效回收利用预处理方法及装置。通过铅泥分离、脱水、干燥等单元操作解决碎极板和铅泥的深度分离问题，解决物料控水需要现场长时间堆放、占用场地和长时间氧化降低铅直收率的问题，解决进入熔化锅前极板含水量过高容易引起高温物料飞溅的问题，降低大型铅酸蓄电池回收装置的能耗，改善作业环境，提高生产安全和效率。提高生产安全和效率。提高生产安全和效率。


技术研发人员：董竑君 钱晓东 李森
受保护的技术使用者：江苏悦诚再生资源有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/5