废旧锂离子电池单体带电破碎回收系统设备技术
一、系统概述与设计指标
本方案针对废旧锂离子电池单体（含方形、圆柱、软包）的回收处理，设计处理规模为 10000吨/年（按300天、24小时连续运行计），单线处理能力 ≥1.5吨/小时。
系统采用 “物理破碎+热解脱附+精细分选+深度净化”的组合工艺，核心目标是在确保安全（带电处理）的前提下，实现电池组分的高效分离与高值化回收。
核心设计指标：
黑粉回收率：≥ 98%
铜/铝回收率：≥ 98%
壳体回收率：≥ 98%
产品纯度：铜≥98%，铝≥98%，黑粉中铜/铝含量均≤1%。
二、核心设备工艺流程详解
整个系统由上料、撕碎、热解、破碎、筛分、尾气处理六大工段组成，实现从原料到成品的全自动化生产。
1. 上料与撕碎工段（预处理）
核心设备：自动上料系统、防爆型撕碎机（单轴/双轴组合）。
工艺特点：
自动给料：采用叉车投料+振动给料+皮带输送，配备计量装置，实现变频调速，确保均匀供料。
带电破碎：针对带电电芯单体，采用高强度撕碎机进行粗破。刀具选用耐磨模具钢CR12MOV，主轴采用40CR合金钢，确保在不解电的情况下安全解离电池，产出片状物料，无裹粉现象。
安全防护：全密闭设计，配备双插板阀进出料，集成氧气、温度、火焰、压力四重实时监测。
2. 热解（碳化）工段（核心脱附）
核心设备：回转窑热解炉（碳化炉）、燃烧系统。
工艺特点：
绝氧热解：物料在氮气保护的绝氧环境下，通过**SUS321或310S耐高温内胆**回转窑，温度精确控制（精度±5℃），停留时间可控。
功能：彻底分解电解液、隔膜及粘结剂（PVDF），将有机物转化为热解气/油，实现黑粉与金属的彻底剥离，提高黑粉纯度。
余热利用：热解产生的可燃气体经二燃室高温燃烧（≥1100℃），热量用于辅助供热，降低天然气消耗。
3. 破碎与筛分工段（精细分选）
核心设备：多级破碎机（锤击/研磨式）、组合筛分系统（圆振筛/滚筒筛）、气流分选机、涡电流分选机。
工艺特点：
多级破碎：热解后物料经多级破碎机深度粉碎，使黑粉充分脱落，铜铝粒径均细化，便于后续分选。
精密筛分：采用多层振动筛配合风力比重分选，将物料分为黑粉、铜、铝、钢壳等组分。
变频控制：铜铝分选风机采用变频电机，可根据物料特性调节风力，确保铜铝纯度达标。
三、尾气处理与环保设备系统
针对破碎及热解过程中产生的有机废气（VOCs）、粉尘及酸性气体，配置“五级净化”系统，确保排放优于国标。
1. 尾气治理工艺链
二燃室：温度≥1100℃，停留时间≥2秒，彻底分解二噁英及有害气体。
急冷塔：采用水冷喷淋技术，将烟气温度从500℃迅速降至200℃以下，抑制二噁英再合成。
除尘与脱酸：布袋除尘器（耐温260℃）去除颗粒物；双级脱酸塔（NaOH/石灰喷淋）去除酸性气体（HCl、SOx等）。
深度净化：活性炭吸附塔去除微量残留物及异味。
2. 排放标准
严格执行《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484-2020）：
颗粒物：≤ 20 mg/m³
二噁英类：≤ 0.5 ng TEQ/m³
车间粉尘浓度：≤ 2 mg/m³
四、自动化控制与安全联锁系统
1. 控制系统架构
核心配置：采用 西门子PLC（CPU 1215C）+ 上位机（工控机/触摸屏）控制架构。
功能：实现全线设备的启停控制、工艺参数（温度、压力、氧含量）的实时监控与历史数据存储，支持远程诊断。
2. 关键安全联锁（SIS）
系统设有严密的安全保护逻辑，一旦监测异常自动响应：
氧含量联锁：当撕碎机或热解炉内氧含量 > 3% 时，自动切断进料并加大氮气充入。
温度/压力联锁：超温或超压时触发声光报警，自动关闭加热系统并启动泄爆装置。
紧急停车*：配置手动/自动双模式急停系统，确保突发状况下设备安全。
五、设备材质与关键配置标准
为应对电解液腐蚀及高温工况，系统对关键设备材质有明确的高标准要求：
撕碎机刀具：采用 CR12MOV 耐磨模具钢，以抗磨损并延长使用寿命。
热解炉内胆：采用 SUS321 或 310S 不锈钢，以耐高温（1200℃）及耐腐蚀。
破碎机筛网：采用 304 不锈钢，以防腐蚀并保证筛分精度。
烘干炉内胆：如配置，采用 316L 不锈钢，以增强防腐蚀能力。
管道阀门：接触腐蚀介质部分采用 304/316L，以防止介质泄漏与腐蚀。
电气元件：采用 施耐德/ABB/西门子系列**，确保控制系统的稳定性与安全性。
本技术方案通过全密闭氮气保护带电破碎技术与回转窑低温热解技术的深度融合，成功解决了废旧锂电池（尤其是带电单体）在破碎过程中易燃易爆、电解液污染、黑粉回收率低等行业痛点。系统不仅实现了铜、铝、黑粉等有价组分的高效回收，更通过高标准的尾气处理与自动化安全联锁，构建了一套安全、环保、经济的废旧锂电池回收装备体系，为新能源产业的绿色循环提供了坚实的技术支撑。
发布时间：2026-01-09
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