一种锂电池破碎系统及破碎工艺的制作方法

1.本发明属于锂电池破碎技术领域，具体涉及一种锂电池破碎系统及破碎工艺。


背景技术：

2.随着电子产品的发展，越来越多的电子产品走进了人们的生活，随之而来的是越来多的废旧锂离子电池成为新的生活垃圾。废旧锂离子电池不能自行降解，而且废旧锂离子电池中含有锂、铜、铁等金属，因此对废旧锂离子电池的回收利用不仅可以解决环境污染的问题，还可以实现资源的回收利用，具有重要的环保和经济价值。
3.为了得到纯高质量高纯度的铜粉、石墨、铁粉、锂粉和磷粉等产物，现有回收设备的设置更侧重于对破碎物料的分离和分类收集，例如申请号为2019101343834的发明专利中，设置了破碎设备、隔膜分选设备、搅拌设备、过滤设备、烘干设备和筛分设备等众多设备，对锂电池进行金属、正负极材料及隔膜的分离和收集，但是整个回收系统中缺乏对设备的保护设施。由于回收过程中具有大量对锂电池进行破碎、研磨的操作，破碎中会产生高温火花、有毒烟气和瞬时闪爆，如果只注重物料的收集效率而忽略了设备的安全保护，则在回收过程中很容易出现安全事故，造成人员受伤和经济损失。


技术实现要素：

4.针对上述问题和技术需求，本发明提供一种锂电池破碎系统及破碎工艺，能对破碎锂电池过程中产生的有毒烟气、高温及闪爆分段设置有效的安全处理结构，保证锂电池回收设备及人员的安全。
5.本发明的技术方案如下：一种锂电池破碎系统，包括多层操作架、链板输送机、塔式破碎机、烟气处理装置和物料储存仓，所述塔式破碎机四周环绕设置有多层操作架，塔式破碎机包括自上而下垂直连接的料斗、密封舱、破碎舱和出料舱，链板输送机从地面斜向上与料斗连接，废旧锂电池原料通过链板输送机投入料斗，原料在破碎舱内经过二次破碎加工后进入出料舱，破碎后的物料通过螺旋送料管输送至物料储存仓内；所述密封舱和破碎舱侧壁上设有充氮管，通过充氮管能从外部对舱内充氮，使破碎作业时舱内氧含量低于6%，料斗和破碎舱侧壁还设有多个烟管，烟管汇总到同一条风管上，风管末端连接烟气处理装置。原料在破碎舱内先被粗磨加工，再被精磨加工，分次破碎得到更细颗粒的破碎产物，破碎产生的烟雾和有毒气体通过风管引入烟气处理装置，烟气不外泄，施工环境更安全；对密封舱和破碎舱充氮，能降低氧气含量，当氧气含量低于6%，能大大降低舱内火花闪爆的发生率。
6.进一步的，所述塔式破碎机外部缠绕有冷却水管，破碎舱和出料舱内设有温度感应器，冷却水管对破碎舱和出料舱进行水冷却，使其运行温度保持在90
°
以下。
7.进一步的，所述破碎舱内设有一级破碎机和二级破碎机，一级破碎机位于二级破碎机上方，多层操作架中设有两个分别支撑一级破碎机和二级破碎机的稳定层架，稳定层架中设有下料门，稳定层架和破碎舱舱体之间密封连接。由于破碎机自重大，而且运行过程
中会产生振动，如果不设置支撑结构，则振动会传递到整个塔式破碎机，影响结构稳定，设置两个稳定层架，能将此处的振动传递到多层操作架上，避免对机体产生影响，为了保证破碎舱的密闭性，稳定层架和舱体之间必须密封连接。
8.进一步的，所述密封舱和料斗之间设有上料进闸板，密封舱和破碎舱之间设有下料进闸板，密封舱和破碎舱内均设有氧分析仪，氧分析仪能探测舱内的氧气含量。密封舱关闭后充氧，当氧分析仪检测到氧含量降低至6%以下时，打开下料进闸板使物料进入破碎舱，破碎舱内的氧分析仪检测到氧含量降低至6%以下时开始破碎作业，低氧的环境不易产生火花和闪爆。
9.进一步的，所述一级破碎机的上、下方舱体侧壁上分别设有一个防闪爆组件，防闪爆组件包括火焰监测仪和二氧化碳接口，二氧化碳接口和外部的二氧化碳充气管连接。火焰监测仪实时监测舱内的火焰，一旦检测到火焰产生，立即充入二氧化碳灭火，防止出现闪爆。
10.进一步的，所述一级破碎机的上、下方舱体侧壁上各设有一根通向风管的烟管，烟管上连接有泄压管，泄压管的末端安装有重锤式泄爆阀。设置可重复利用的泄爆阀，使其避免锂电池在破碎时产生闪爆问题及时将压力泄出，保证系统及人员的安全。
11.进一步的，所述破碎舱和出料舱之间设有第一下料出闸板，出料舱和螺旋送料管之间设有第二下料出闸板。
12.进一步的，所述密封舱和破碎舱侧壁均设有可拆卸检修口。
13.进一步的，所述多层操作架上每层四周均设有护栏，多层操作架每层层架均设有通往地面的楼梯。通过楼梯能直接到每一层对各段检修口进行检修。
14.一种锂电池破碎工艺，采用了上述的锂电池破碎系统进行锂电池破碎操作，包括以下步骤：step1：废旧锂电池物料通过链板输送机输送到料斗，密封舱顶部的上料进闸板打开，物料进入密封舱后，上料进闸板和下料进闸板均关闭；step2：通过充氮管对密封舱和破碎舱持续充入氮气，当密封舱内的氧分析仪检测到氧含量低于6%时，下料进闸板打开，物料进入破碎舱，下料进闸板关闭；step3：物料落入一级破碎机上，破碎舱内的氧分析仪检测到舱内氧含量低于6%时，一级破碎机工作，对物料进行粗磨加工，粗磨后的物料向下通过下料门落入二级破碎机，二级破碎机对物料进行精磨加工；step4：在破碎舱开始工作时，冷却水管内冷却水流动运行，对外部壳体进行水冷却，破碎和倾倒物料产生的烟气从烟管进入风管，收集到烟气处理装置内进行集中处理；step5：火焰监测仪实时监测破碎舱内的火焰，一旦检测到火焰产生，二氧化碳接口实时喷入二氧化碳气体，进行灭火；step6：当火焰未被及时扑灭，引发闪爆，闪爆产生的爆破气体通过烟管、泄压管达到泄爆阀，向外部泄压，泄压后泄爆阀在重力作用下重新关闭；step7：完成精磨的物料通过下料门再次下落至破碎舱底部，第一下料出闸板打开，精磨物料落入出料舱，第一下料出闸板关闭，物料在出料舱静置一段时间后，第二下料出闸板打开，物料被螺旋送料管输送到物料储存仓中储存。
15.本发明的有益效果：1）设置烟气处理装置，将塔式破碎机中各舱的烟气通过同一
风管引入烟气处理装置，统一处理，能避免有毒烟气逸出，污染操作空间；2）在塔式破碎机外部缠绕设置冷却水管，能对整个机体外壳降温处理，保证锂电池破碎时外壳温度小于90度，避免破碎产生的高温向环境中辐射；3）通过对舱内充氮操作和设置氧分析仪实时监测，能保证舱内氧含量处于6%以下的超低水平，缺乏氧气助燃，舱内产生火花的概率大大降低；并且在进料端和出料端分别设置了两组闸门，能防止舱内的氮气泄漏，保持破碎舱的密闭性；4）在烟管上外接泄压管，当内部产生爆破，压力能从泄爆阀及时向外泄出，而且压力仅影响泄压管，对舱体和其他管路没有影响，采用重锤式泄压阀能重复利用，经济性好。5）为了预防闪爆出现，舱内设置火焰监测仪和二氧化碳接口，一旦检测到火花就立即充入二氧化碳灭火，降低闪爆的发生率，设备安全性更高。
附图说明
16.图1为本发明锂电池破碎系统的总装图；图2为本发明中塔式破碎机和其他机构的配合图；图3为本发明中塔式破碎机的结构图一；图4为本发明中塔式破碎机的结构图一；图5为本发明中稳定层架和一级破碎机的结构图；图6为本发明中稳定层架的结构图；图中标记为：多层操作架1、护栏11、楼梯12、链板输送机2、塔式破碎机3、料斗31、密封舱32、上料进闸板321、下料进闸板322、破碎舱33、一级破碎机331、二级破碎机332、稳定层架333、下料门3331、防闪爆组件334、火焰监测仪3341、二氧化碳接口3342、出料舱34、第一下料出闸板341、第二下料出闸板342、充氮管4、冷却水管5、可拆卸检修口6、烟管7、泄压管71、泄爆阀711、物料储存仓8、螺旋送料管81、烟气处理装置9、风管91。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
18.如图1-6所示为本发明锂电池破碎系统，包括多层操作架1、链板输送机2、塔式破碎机3、烟气处理装置9和物料储存仓8，所述塔式破碎机3四周环绕设置有多层操作架1，塔式破碎机3包括自上而下垂直连接的料斗31、密封舱32、破碎舱33和出料舱34。
19.所述链板输送机2从地面斜向上与料斗31连接，废旧锂电池原料通过链板输送机2投入料斗31，原料在破碎舱33内经过二次破碎加工后进入出料舱34，破碎后的物料通过螺旋送料管81输送至物料储存仓8内。所述密封舱32和料斗31之间设有上料进闸板321，密封舱32和破碎舱33之间设有下料进闸板322，破碎舱33和出料舱34之间设有第一下料出闸板341，出料舱34和螺旋送料管81之间设有第二下料出闸板342；在进料端和出料端分别设置了两组闸门，能防止舱内的氮气泄漏，保持破碎舱33的密闭性。
20.所述密封舱32和破碎舱33内均设有氧分析仪（图中未示出），氧分析仪能探测舱内的氧气含量。密封舱32和破碎舱33侧壁上设有充氮管4，通过充氮管4能从外部对舱内充氮，使破碎作业时舱内氧含量低于6%，密封舱32关闭后充氧，当氧分析仪检测到氧含量降低至6%以下时，打开下料进闸板322使物料进入破碎舱，破碎舱33内的氧分析仪检测到氧含量降低至6%以下时开始破碎作业，低氧的环境不易产生火花和闪爆。
21.所述破碎舱33内设有一级破碎机331和二级破碎机332，一级破碎机331位于二级破碎机332上方，多层操作架1中设有两个分别支撑一级破碎机331和二级破碎机332的稳定层架333，稳定层架333中设有下料门3331，稳定层架333和破碎舱33舱体之间密封连接。原料在破碎舱33内先被粗磨加工，再被精磨加工，分次破碎得到更细颗粒的破碎产物。
22.塔式破碎机3外部缠绕有冷却水管5，破碎舱33和出料舱34内设有温度感应器，冷却水管5对破碎舱33和出料舱34进行水冷却，使其运行温度保持在90
°
以下。所述料斗31和破碎舱33侧壁还设有多个烟管7，烟管7汇总到同一条风管91上，风管91末端连接烟气处理装置9。
23.所述一级破碎机331的上、下方舱体侧壁上分别设有一个防闪爆组件334，防闪爆组件334包括火焰监测仪3341和二氧化碳接口3342，二氧化碳接口3342和外部的二氧化碳充气管连接。火焰监测仪3341实时监测舱内的火焰，一旦检测到火焰产生，立即充入二氧化碳灭火，防止出现闪爆。
24.所述一级破碎机331的上、下方舱体侧壁上各设有一根通向风管91的烟管7，烟管7上连接有泄压管71，泄压管71的末端安装有重锤式泄爆阀711。设置可重复利用的泄爆阀711，使其避免锂电池在破碎时产生闪爆问题及时将压力泄出，保证系统及人员的安全。
25.所述密封舱32和破碎舱33侧壁均设有可拆卸检修口6，多层操作架1上每层四周均设有护栏11，多层操作架每层层架均设有通往地面的楼梯12。通过楼梯12能直接到每一层对各段检修口进行检修。
26.一种锂电池破碎工艺，采用了上述的锂电池破碎系统进行锂电池破碎操作，包括以下步骤：step1：废旧锂电池物料通过链板输送机2输送到料斗31，密封舱32顶部的上料进闸板321打开，物料进入密封舱32后，上料进闸板321和下料进闸板322均关闭；step2：通过充氮管4对密封舱32和破碎舱33持续充入氮气，当密封舱32内的氧分析仪检测到氧含量低于6%时，下料进闸板322打开，物料进入破碎舱33，下料进闸板322关闭；step3：物料落入一级破碎机331上，破碎舱33内的氧分析仪检测到舱内氧含量低于6%时，一级破碎机331工作，对物料进行粗磨加工，粗磨后的物料向下通过下料门3331落入二级破碎机332，二级破碎机332对物料进行精磨加工；step4：在破碎舱33开始工作时，冷却水管5内冷却水流动运行，对外部壳体进行水冷却，破碎和倾倒物料产生的烟气从烟管7进入风管91，收集到烟气处理装置9内进行集中处理；step5：火焰监测仪3341实时监测破碎舱33内的火焰，一旦检测到火焰产生，二氧化碳接口3342实时喷入二氧化碳气体，进行灭火；step6：当火焰未被及时扑灭，引发闪爆，闪爆产生的爆破气体通过烟管7、泄压管71达到泄爆阀711，向外部泄压，泄压后泄爆阀711在重力作用下重新关闭；step7：完成精磨的物料通过下料门3331再次下落至破碎舱33底部，第一下料出闸板341打开，精磨物料落入出料舱34，第一下料出闸板341关闭，物料在出料舱34静置一段时间后，第二下料出闸板342打开，物料被螺旋送料管81输送到物料储存仓8中储存。
27.以上所述，仅为本发明较佳的几个实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种锂电池破碎系统，其特征在于：包括多层操作架、链板输送机、塔式破碎机、烟气处理装置和物料储存仓，所述塔式破碎机四周环绕设置有多层操作架，塔式破碎机包括自上而下垂直连接的料斗、密封舱、破碎舱和出料舱，链板输送机从地面斜向上与料斗连接，废旧锂电池原料通过链板输送机投入料斗，原料在破碎舱内经过二次破碎加工后进入出料舱，破碎后的物料通过螺旋送料管输送至物料储存仓内；所述密封舱和破碎舱侧壁上设有充氮管，通过充氮管能从外部对舱内充氮，使破碎作业时舱内氧含量低于6%，料斗和破碎舱侧壁还设有多个烟管，烟管汇总到同一条风管上，风管末端连接烟气处理装置。2.根据权利要求1所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述塔式破碎机外部缠绕有冷却水管，破碎舱和出料舱内设有温度感应器，冷却水管对破碎舱和出料舱进行水冷却，使其运行温度保持在90
°
以下。3.根据权利要求2所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述破碎舱内设有一级破碎机和二级破碎机，一级破碎机位于二级破碎机上方，多层操作架中设有两个分别支撑一级破碎机和二级破碎机的稳定层架，稳定层架中设有下料门，稳定层架和破碎舱舱体之间密封连接。4.根据权利要求3所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述密封舱和料斗之间设有上料进闸板，密封舱和破碎舱之间设有下料进闸板，密封舱和破碎舱内均设有氧分析仪，氧分析仪能探测舱内的氧气含量。5.根据权利要求4所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述一级破碎机的上、下方舱体侧壁上分别设有一个防闪爆组件，防闪爆组件包括火焰监测仪和二氧化碳接口，二氧化碳接口和外部的二氧化碳充气管连接。6.根据权利要求5所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述一级破碎机的上、下方舱体侧壁上各设有一根通向风管的烟管，烟管上连接有泄压管，泄压管的末端安装有重锤式泄爆阀。7.根据权利要求6所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述破碎舱和出料舱之间设有第一下料出闸板，出料舱和螺旋送料管之间设有第二下料出闸板。8.根据权利要求7所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述密封舱和破碎舱侧壁均设有可拆卸检修口。9.根据权利要求8所述的一种锂电池破碎系统，其特征在于：所述多层操作架上每层四周均设有护栏，多层操作架每层层架均设有通往地面的楼梯。10.一种锂电池破碎工艺，其特征在于：采用如权利要求1所述的锂电池破碎系统进行锂电池破碎操作，包括以下步骤：step1：废旧锂电池物料通过链板输送机输送到料斗，密封舱顶部的上料进闸板打开，物料进入密封舱后，上料进闸板和下料进闸板均关闭；step2：通过充氮管对密封舱和破碎舱持续充入氮气，当密封舱内的氧分析仪检测到氧含量低于6%时，下料进闸板打开，物料进入破碎舱，下料进闸板关闭；step3：物料落入一级破碎机上，破碎舱内的氧分析仪检测到舱内氧含量低于6%时，一级破碎机工作，对物料进行粗磨加工，粗磨后的物料向下通过下料门落入二级破碎机，二级破碎机对物料进行精磨加工；step4：在破碎舱开始工作时，冷却水管内冷却水流动运行，对外部壳体进行水冷却，破
碎和倾倒物料产生的烟气从烟管进入风管，收集到烟气处理装置内进行集中处理；step5：火焰监测仪实时监测破碎舱内的火焰，一旦检测到火焰产生，二氧化碳接口实时喷入二氧化碳气体，进行灭火；step6：当火焰未被及时扑灭，引发闪爆，闪爆产生的爆破气体通过烟管、泄压管达到泄爆阀，向外部泄压，泄压后泄爆阀在重力作用下重新关闭；step7：完成精磨的物料通过下料门再次下落至破碎舱底部，第一下料出闸板打开，精磨物料落入出料舱，第一下料出闸板关闭，物料在出料舱静置一段时间后，第二下料出闸板打开，物料被螺旋送料管输送到物料储存仓中储存。

技术总结
本发明公开了一种锂电池破碎系统，包括多层操作架、链板输送机、塔式破碎机、烟气处理装置和物料储存仓，塔式破碎机四周设有多层操作架，塔式破碎机包括自上而下垂直连接的料斗、密封舱、破碎舱和出料舱，链板输送机与料斗连接，废旧锂电池原料通过链板输送机投入料斗，原料在破碎舱内经二次破碎后进入出料舱，破碎后的物料通过螺旋送料管输送至物料储存仓内；密封舱和破碎舱侧壁上设有充氮管，通过充氮管从外部对舱内充氮，使破碎作业时舱内氧含量低于6%，料斗和破碎舱侧壁设有多个烟管，烟管汇总到风管上，风管末端连接烟气处理装置；本发明对破碎锂电池过程中产生的有毒烟气、高温及闪爆设置安全结构，保证锂电池回收设备及人员的安全。的安全。的安全。


技术研发人员：徐晓明
受保护的技术使用者：北京奈恩环保科技有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/16