废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法

技术领域

本发明涉及废旧磷酸铁锂电池回收设备技术领域，具体涉及废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法。

背景技术

对磷酸铁锂电池的回收作业中的热解作业来说，主要是利用了回收得到的原材料在受热时其内部元素被分解随着气体排出的原理，而磷酸铁锂电池在热解后形成的废气中包括六氟磷酸锂、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯(EC)、丁酮等挥发性有机气体以及氟化物，其中氟化物中以氟化氢和四氟化硅为主。

其中四氟化硅可以通过干法吸附法来吸附，而对于氟化氢来说，当前净化方式以氧化钙作为反应剂，反应过程包括：CaO+H

那么在上述具体过程中，按照常规喷淋塔等结构的进气/进液方式来说，如果先在喷淋塔外部使氧化钙与水反应生产氢氧化钙溶液，再将氢氧化钙溶液以喷淋的形式注入到喷淋塔中，而无法利用到氧化钙与水反应过程中形成的热量，而在喷淋塔内部进行CaO+H

针对上述技术问题，本申请提出了一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法，用于解决当前利用氧化钙处理含氟废气时，对反应过程中产生热量的利用率不高，亦或者存在反应过程中存在反应不充分的问题，以及容易造成处理设备中的管道堵塞的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磷酸铁锂电池热解过程中产生的废气在喷淋塔本体底端的进气层进区沿从下到上的方向进入到喷淋塔本体的内部；

S2：处理废旧磷酸铁锂电池热解废气的处理剂为纯度大于96％的氧化钙粉末，处理剂中包含有含量为5％～10％的絮状物，处理剂通过气流吹入到喷淋塔本体的内部；

S3：向喷淋塔本体内部喷入水雾，S2部分中落下的氧化钙与水雾接触反应生成呈雾状的氢氧化钙溶液，并与S1中进入的含氟气体接触生成呈固体的氟化钙，并沉积在喷淋塔本体底端上；

所述喷淋塔本体内部沿从上到下的方向分别设置有对冲气流区、投料吹气区、环形喷淋区和进气层进区，所述喷淋塔本体底端安装有底座，且喷淋塔本体顶端安装有净气管，所述喷淋塔本体内部位于对冲气流区和投料吹气区的位置上安装有过滤填料层。

进一步设置为：所述对冲气流区中包括鼓气管和电磁阀，所述电磁阀安装在净气管上，所述鼓气管沿水平分布焊接在喷淋塔本体的外壁位置上且与喷淋塔本体内部连通，且鼓气管一侧外壁位置上安装有电动推杆，所述鼓气管内部滑动安装有活塞块，所述电动推杆的传动轴贯穿鼓气管且与活塞块的中心点位置之间固定连接；

所述活塞块内部开设有多个活动腔，每个所述活动腔沿活塞块的圆心点呈环形均匀排列，且活动腔靠近喷淋塔本体内部一侧外壁位置上设置有气片帽，所述气片帽一侧外壁中心点位置安装有顶杆，所述顶杆穿过活动腔，且顶杆位于活动腔的位置上安装有挡块，所述挡块靠近电动推杆的一侧安装有顶位弹簧。

进一步设置为：所述挡块的直径小于活动腔的内直径，所述顶杆的直径小于活动腔与顶杆之间相交处位置的直径。

进一步设置为：所述投料吹气区包括进料管、步进电机、气泵和多个出粉嘴，所述进料管沿水平分布焊接在喷淋塔本体上，每个所述出粉嘴安装在进料管位于喷淋塔本体内部的圆周外壁下端上，所述步进电机位于喷淋塔本体外部位置上，且步进电机的输出端安装有螺旋导杆，所述螺旋导杆与进料管一侧外壁中心点位置之间螺纹连接，且螺旋导杆末端安装有中心转轴，所述中心转轴末端位置上安装有与进料管内壁匹配的推块，且中心转轴圆周外壁上安装有与进料管内壁匹配的螺旋片。

进一步设置为：所述螺旋导杆上安装有进料管内壁匹配的挡片，所述螺旋片上开设有多个透气口，所述气泵的输气端安装有辅助气管，所述辅助气管与进料管内部之间连通，且辅助气管位于进料管的圆周外壁上端，所述进料管圆周外表面上安装有喂料罩，所述喂料罩位于挡片和推块的中间位置，所述辅助气管与进料管之间呈相切状，且辅助气管末端位于挡片和喂料罩的中间位置。

进一步设置为：所述环形喷淋区包括环形水道、增压水泵和水箱，所述增压水泵的出气端与水箱之间连通，所述水箱的出水端与环形水道之间连通。

进一步设置为：所述进气层进区包括进气管和锥形块，所述进气管贯穿底座，且进气管顶端延伸至喷淋塔本体的内部位置中，所述锥形块焊接在进气管位于底座的上表面位置上，所述进气管圆周外壁上开设有多个排气嘴，且进气管内部滑动安装有堵块，每组所述排气嘴沿竖向方向呈均匀分布，所述堵块上表面安装有浮气球。

进一步设置为：所述底座上表面位于锥形块外圈位置上开设有环形水槽，且底座上开设有出废口。

本发明具备下述有益效果：

1、整体方案针对含氟气体的净化作用，以氧化钙作为主要反应物料，并根据氧化钙的反应特性，使氧化钙与水反应的过程以及生成的氢氧化钙与含氟气体的反应过程均容纳在喷淋塔本体中，首先可以利用到氧化钙与水反应过程产生的温度，可以促进氢氧化钙与含氟气体的反应过程；

2、此外，在鼓入含氟气体的过程中，含氟气体是向上输送的，而氧化钙粉末向下沉积并与水分相互接触反应，在此过程中，氧化钙中包含了絮状物，可以充分吸附含氟气体、氢氧化钙或氧化钙，延长了含氟气体与氢氧化钙、氧化钙与水之间的接触时间，保证两组反应过程可以充分接触并反应；

3、最后，并增设了对冲气流区，再净化过程中，还可以将过滤填料层上所沾附的杂质沿从上到下的方向吹下，便于杂质、氟化钙等杂物沉积到喷淋塔本体底端，沿着出废口排出。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法的喷淋塔本体部件的结构示意图；

图2为本发明提出的废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法中喷淋塔本体的

图3为本发明提出的废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法中进料管部件的剖切图；

图4为本发明提出的废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法中的鼓气管部件的剖切图；

图5为本发明提出的废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法中的活塞块部件的正视图；

图6为本发明提出的废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法进气管部件的剖切图；

图中：1、喷淋塔本体；2、底座；3、水箱；4、增压水泵；5、进料管；6、辅助气管；7、步进电机；8、气泵；9、喂料罩；10、电磁阀；11、净气管；12、鼓气管；13、电动推杆；14、环形水道；15、进气管；16、螺旋导杆；17、挡片；18、中心转轴；19、螺旋片；20、透气口；21、推块；22、活塞块；23、气片帽；24、顶杆；25、挡块；26、顶位弹簧；27、活动腔；28、锥形块；29、出废口；30、排气嘴；31、浮气球；32、堵块；33、环形水槽；34、出粉嘴；35、过滤填料层。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

结合含氟气体的净化过程，在此处主要以氧化钙作为反应原料，但是又因为氧化钙的反应特性，与含氟气体中的氟化氢很难发生直接反应，所以要通过将氧化钙与水反应生成氢氧化钙再与氟化氢反应，在此过程中，如果先在喷淋塔外部使氧化钙与水反应生产氢氧化钙溶液，再将氢氧化钙溶液以喷淋的形式注入到喷淋塔中，而无法利用到氧化钙与水反应过程中形成的热量，而且也会延长了整体操作时间，所以提出了如下的技术方案：

参照图1和图2，废旧磷酸铁锂电池热解过程中去除含氟气体的方法，包括如下步骤：

S1：废旧磷酸铁锂电池热解过程中产生的废气在喷淋塔本体1底端的进气层进区沿从下到上的方向进入到喷淋塔本体1的内部；

S2：处理废旧磷酸铁锂电池热解废气的处理剂为纯度大于96％的氧化钙粉末，处理剂中包含有含量为5％～10％的絮状物，处理剂通过气流吹入到喷淋塔本体1的内部；

S3：向喷淋塔本体1内部喷入水雾，S2部分中落下的氧化钙与水雾接触反应生成呈雾状的氢氧化钙溶液，并与S1中进入的含氟气体接触生成呈固体的氟化钙，并沉积在喷淋塔本体1底端上；

喷淋塔本体1内部沿从上到下的方向分别设置有对冲气流区、投料吹气区、环形喷淋区和进气层进区，喷淋塔本体1底端安装有底座2，且喷淋塔本体1顶端安装有净气管11，喷淋塔本体1内部位于对冲气流区和投料吹气区的位置上安装有过滤填料层35。

工作原理：按照上述内容，在投料吹气区中以氧化钙作为与含氟气体反应的主要物料，而在使用过程中，氧化钙呈粉末状，保持纯度在96％以上，并且在氧化钙物料中添加含量为5％～10％的絮状物，并使絮状物与氧化钙粉末之间充分搅拌混合均匀；

那么在去除含氟气体时，含氟气体沿着进气层进区进入到喷淋塔本体1中，而氧化钙在投料吹气区投入到喷淋塔本体1中，水分通过环形喷淋区向喷淋塔本体1内部喷出水雾，水雾与氧化钙发生反应生产氢氧化钙，氢氧化钙再与含氟气体中的氟化氢反应生成氟化钙并沉积；

其中的氧化钙中掺杂这絮状物，絮状物可以更好的吸附氧化钙粉末、水雾和含氟气体，从而可以延长含氟气体与氢氧化钙、氧化钙与水之间的接触时间，保证两组反应过程可以充分接触并反应；

经过净化后的含氟废气向上浮动，并通过过滤填料层35过滤掉其中的固体杂质，最后通过净气管11排出。

实施例二

根据实施一中介绍的去除含氟气体的方法，并进一步提高净化效率，所以分化了如下步骤：

投料吹气步骤：

参照图1和图3，投料吹气区包括进料管5、步进电机7、气泵8和多个出粉嘴34，进料管5沿水平分布焊接在喷淋塔本体1上，每个出粉嘴34安装在进料管5位于喷淋塔本体1内部的圆周外壁下端上，步进电机7位于喷淋塔本体1外部位置上，且步进电机7的输出端安装有螺旋导杆16，螺旋导杆16与进料管5一侧外壁中心点位置之间螺纹连接，且螺旋导杆16末端安装有中心转轴18，中心转轴18末端位置上安装有与进料管5内壁匹配的推块21，且中心转轴18圆周外壁上安装有与进料管5内壁匹配的螺旋片19，螺旋导杆16上安装有进料管5内壁匹配的挡片17，螺旋片19上开设有多个透气口20，气泵8的输气端安装有辅助气管6，辅助气管6与进料管5内部之间连通，且辅助气管6位于进料管5的圆周外壁上端，进料管5圆周外表面上安装有喂料罩9，喂料罩9位于挡片17和推块21的中间位置，辅助气管6与进料管5之间呈相切状，且辅助气管6末端位于挡片17和喂料罩9的中间位置。

工作原理：首先在喂料罩9中投入氧化钙粉末与絮状物的混合物，而步进电机7按照周期性启动，带动螺旋导杆16进行逆时针或顺时针的往复旋转，气泵8持续启动；

在初始状态下，推块21位于每个出粉嘴34上堵住出粉嘴34，那么在需要投入混合物时，步进电机7带动螺旋导杆16旋转，使推块21向喷淋塔本体1内部一侧的方向移动，露出每个出粉嘴34，此时在螺旋片19的作用下，可以搅动混合物，并在气泵8的作用下，吹出气流，将进料管5中的混合物沿着出粉嘴34吹出，使一部分的混合物均匀的吹散到喷淋塔本体1的内部；

随后，步进电机7再次按照与上一段相反的旋转方向带动螺旋导杆16旋转，使推块21复位堵住出粉嘴34；

按照上述内容，步进电机7按照周期性往复启动。

环形喷淋步骤：

参照图1和图2，环形喷淋区包括环形水道14、增压水泵4和水箱3，增压水泵4的出气端与水箱3之间连通，水箱3的出水端与环形水道14之间连通。

工作原理：此部分较为简单，以增压水泵4将水箱3中的水分沿着环形水道14喷出，在喷淋塔本体1内部形成水雾；

随后水雾与投料吹气步骤中喷出的混合物接触反应，氧化钙与水反应生产氢氧化钙水雾。

进气层进步骤：

参照图1和图6，进气层进区包括进气管15和锥形块28，进气管15贯穿底座2，且进气管15顶端延伸至喷淋塔本体1的内部位置中，锥形块28焊接在进气管15位于底座2的上表面位置上，进气管15圆周外壁上开设有多个排气嘴30，且进气管15内部滑动安装有堵块32，每组排气嘴30沿竖向方向呈均匀分布，堵块32上表面安装有浮气球31，底座2上表面位于锥形块28外圈位置上开设有环形水槽33，且底座2上开设有出废口29。

工作原理：在该部分，含氟气体沿着进气管15的末端持续进入到喷淋塔本体1内部中，在含氟气体输送到进气管15中时，如果鼓入的气量较大时，可以带动堵块32向上移动一步或者多步，但是当喷淋塔本体1位于过滤填料层35下侧留存的气体量较大时，在浮气球31的作用下，堵块32下移；

按照上述部分，鼓入到喷淋塔本体1内部的含氟气体以递进式的方式进入的，保证含氟气体与环形喷淋步骤形成的氢氧化钙水雾充分接触，生成氟化氢等固体物质，沿着出废口29排出。

对冲气流步骤：

参照图1、图4和图5，对冲气流区中包括鼓气管12和电磁阀10，电磁阀10安装在净气管11上，鼓气管12沿水平分布焊接在喷淋塔本体1的外壁位置上且与喷淋塔本体1内部连通，且鼓气管12一侧外壁位置上安装有电动推杆13，鼓气管12内部滑动安装有活塞块22，电动推杆13的传动轴贯穿鼓气管12且与活塞块22的中心点位置之间固定连接；

活塞块22内部开设有多个活动腔27，每个活动腔27沿活塞块22的圆心点呈环形均匀排列，且活动腔27靠近喷淋塔本体1内部一侧外壁位置上设置有气片帽23，气片帽23一侧外壁中心点位置安装有顶杆24，顶杆24穿过活动腔27，且顶杆24位于活动腔27的位置上安装有挡块25，挡块25靠近电动推杆13的一侧安装有顶位弹簧26，挡块25的直径小于活动腔27的内直径，顶杆24的直径小于活动腔27与顶杆24之间相交处位置的直径。

工作原理：结合上述步骤，处理后的含氟气体中可能存在的絮状物或者固体杂质，经过过滤填料层35被过滤，又因为絮状物或者固体杂质中掺杂水分，所以会沾附在过滤填料层35中；

所以在到达一定使用时间后，停止向喷淋塔本体1内部鼓入废气，并关闭电磁阀10，此时，启动电动推杆13，带动活塞块22向鼓气管12一侧位置移动，在此过程中，气片帽23受到气压的作用，完全堵住活动腔27，使处理后的含氟气体不会进入到鼓气管12的内部另一侧；

在上一段内容中所述的内容，此时每个顶位弹簧26处于压缩状态，所以在活塞块22复位时，气片帽23在顶位弹簧26的回弹力作用下，从活塞块22上露出，此时鼓气管12内部位于活塞块22的两侧内部空间在活动腔27作用下处于连通状态；

结合上部分内容，使活塞块22左右往复运动，向喷淋塔本体1内部鼓气，从而对过滤填料层35进行增压鼓气处理，将过滤填料层35下侧沾附的絮状物或者固体杂质吹落，并沉积在喷淋塔本体1的内部底端上。

综上:整体方案针对含氟气体的净化作用，以氧化钙作为主要反应物料，并根据氧化钙的反应特性，使氧化钙与水反应的过程以及生成的氢氧化钙与含氟气体的反应过程均容纳在喷淋塔本体中，首先可以利用到氧化钙与水反应过程产生的温度，可以促进氢氧化钙与含氟气体的反应过程，此外，在鼓入含氟气体的过程中，含氟气体是向上输送的，而氧化钙粉末向下沉积并与水分相互接触反应，在此过程中，氧化钙中包含了絮状物，可以充分吸附含氟气体、氢氧化钙或氧化钙，延长了含氟气体与氢氧化钙、氧化钙与水之间的接触时间，保证两组反应过程可以充分接触并反应。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。