一种用于升级便携式废旧或废弃电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于升级便携式类型的废旧或废弃电池单元的方法，该废旧或废弃电池单元包括可升级组分，诸如铁、锌、锰、铜和固定的和不稳定的碳、以及重金属和危险组分。该方法的特征在于废旧或废弃电池被作为一种装载物送入用于熔化铸铁类金属的熔炉(1、40、44)(诸如化铁炉、自由电弧炉或感应炉)中，并且在熔炼炉下游的热气排放路线中设置一种净化气体的装置(16、23)以捕获或去除诸如汞、氯化物或甚至氟化物等有害元素以及诸如二恶英、呋喃和芳香物质等重分子。本发明专利技术可用于升级废旧或废弃电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于升级便携式废旧或废弃电池单元(诸如盐电池、碱电池、小尺寸纽扣电池)的方法，该电池单元包括可升级组分(诸如铁、锌、锰、碳、铜和重金属等)和危险有机/有机金属混合物(诸如汞、镍、铅、银、树脂、氯化物或甚至氟化物)。本专利技术还涉及一种用于实施此方法的系统。
技术介绍
已知的是，由于便携式废旧电池属于废旧物品，因此其引起了相当大的环境问题，根据欧洲指令2006/66EC自2012年5月2日起的法令号2012-617，强制规定升级而非丢弃或焚毁废旧电池，且最小回收率为50％。在法国每年投放到市场上的数量估计为30,000公吨，而在欧盟中约为200,000公吨。已知一种用于升级电池中所包含的材料的方法为所谓的经由火法冶炼途径的方法，其通过带有自由电弧的电炉，通过铁-锰-镍-铜类的金属锭、通常富含15％-40％的锰的硅钙炉渣、以及通常富含高于50％的锌的融合尘埃的伴随产物，允许回收电池单元中含有的某些金属元素。另一已知方法为所谓的经由机械途径的方法，其在于碾磨电池单元，然后经由磁途径分离含铁部分，作为用于随后的升级的切屑和非偏离部分。在后一情况下，非偏离部分中回收的元素为粉状形式且十分粘稠，并因为碱电池和盐电池的电解质的混合物而释放出强烈的氨气味，这使得其很难得到后续使用。这些升级方法需要投入大量的资金。此外，升级得到的产物并非就地使用，必须根据条件，随后再出售给外部用户，这不仅导致了额外的物流和封装成本，而且造成具有高温室效应的气体的排放。但尤其地，这些方法并非总是能够解决电池单元含有的诸如汞、二氧化锰、金属镍和氧化物-氢氧化物的混合物、铅、银、沥青、氯化物或甚至氟化物等有毒元素以及非常有名的二恶英催化剂，诸如金属氧化物-氢氧化物粉末(包含锰的情况)以及热再生分支中包含的炭末(石墨或诸如沥青的有机碳)等所引起的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种能够克服上面所列缺陷的方法和实施该方法的系统。为了实现该目标，根据本专利技术的方法的特征在于：废旧电池作为一种装载物被放入诸如化铁炉、电弧炉或感应炉等用于生产铸铁的熔炼炉中，以便将电池中的大部分金属和含碳元素直接升级至生产的铸铁；以及在熔炼炉下游的排出热气管道中设置的净化气体装置，以分离的方式捕获和升级锌，捕获有害元素汞，中和二恶英和呋喃形成的反常机理。根据本专利技术的一个特征，上述方法的特征在于：一种熔炼炉(诸如化铁炉、自由电弧炉、感应炉等)被用于生产铸铁类含锰的金属，锰随废铁和其他装载物组分装入化铁炉中，并且一定量的废旧或废弃电池单元与装载物一起被放入熔炼炉中，从而使这些电池单元中包含的锰的量对应于除了废铁包含的锰之外还需要加入熔炼炉中的锰的量，以获得相关铸铁级别所需要的锰含量。根据本专利技术的另一特征，该方法的特征在于：根据废旧或废弃电池中含有的诸如铁、碳和铜等的量，这些新原材料在装载物中的消耗量有利地减小。进一步根据本专利技术的另一特征，该方法的特征在于：从熔炼炉中离开的热烟经过过滤操作(在14、21中)，将烟中含有的尘埃浓度值降低至小于0.5mg/Nm3，并随后让烟穿过硫化或非硫化活性炭吸附床以吸附汞和诸如二恶英、呋喃和芳香物质等重分子，从而使排入大气(在25中)的烟的汞含量低于2μg/Nm3，二恶英含量低于0.1ng/Nm3。依然根据本专利技术的另一特征，该方法的特征在于：在富锌尘埃的过滤
操作(在14、21中)期间，高于20％的锌得到了有利的回收。依然根据本专利技术的另一特征，该方法的特征在于：使用的颗粒状硫化或非硫化活性炭吸附床的特定表面积为300-1500m2/g。依然根据本专利技术的另一特征，该方法的特征在于：为了升级废旧或废弃电池单元，使用了一种化铁炉。依然根据本专利技术的另一特征，该方法的特征在于：一种自由电弧炉或感应炉用来升级废旧或废弃电池单元。用于实施该方法的设备的特征在包括用于熔化金属的熔炼炉和用于处理来自熔炼炉的烟的装置，该装置的目的在于将排入大气中的烟中的尘埃含量、汞含量以及二恶英、呋喃和芳香族等重分子的含量分别降低至小于0.01mg/Nm3、2μg/Nm3和小于0.1μg/Nm3。根据本专利技术的一个特征，用于应用该方法的设备的特征在于：用于处理烟的布局包括气体处理筒，其设有颗粒状硫化或非硫化活性炭吸附床，用以捕获汞和二恶英、呋喃和芳香族等重分子。根据本专利技术的另一特征，用于应用该方法的设备的特征在于：用于处理烟的装置包括过滤装置，以在活性炭吸附床的入口处，将烟中的尘埃浓度值降低至小于0.5mg/Nm3。依然根据本专利技术的另一特征，用于应用该方法的设备的特征在于：处理筒包括位于活性炭吸附床上游的装置，以使将要通过活性炭吸附床的烟的温度值降低至小于60℃。依然根据本专利技术的另一特征，用于应用该方法的设备的特征在于：用于降低温度的装置为热交换器。依然根据本专利技术的另一特征，用于应用所述方法的设备的特征在于：熔炼炉为用于生产铸铁的化铁炉。依然根据本专利技术的另一特征，用于应用所述方法的设备的特征在于：熔炼炉为用于生产铸铁的自由电弧炉或感应炉。附图说明在下面参考原理附图给出的解释性说明中，将更好地理解本专利技术，并
且其目的、特征、细节和优势也将变得更加清楚明白，其中，给出的原理附图仅为说明本专利技术多个实施例的示例。图1示出了使用用于生产铸铁的化铁炉的本专利技术的第一实施例的方框图；图2示出了使用自由电弧炉生产铸铁的本专利技术的第二实施例的方框图；以及图3示出了使用感应炉生产铸铁的本专利技术的第三实施例的方框图。具体实施方式作为非排他性示例，下面首先将描述用于电池单元，尤其是便携式废旧或废弃的碱电池和盐电池，即，这些电池单元中含有的材料的升级方法，该方法包括使用用于产生铸铁(诸如片状铸铁或球墨铸铁)的伴有热或冷空气流的化铁炉类的熔炼炉。但是，在生产铸铁的过程中，本专利技术也可应用于其他类型的熔炼炉，诸如感应炉或自由电弧炉，其目的在于升级电池单元中含有的元素。如图1所示，由参考号1指定的化铁炉包括普通圆柱形桶2，在其顶部，即在上侧3处，包含废铁、回收铸铁、焦炭、铁合金、钎焊剂，预先通过配料料槽(未示出)掺杂和称量好的金属装载物被倒空。在化铁炉的底部，可在5中看到为液态铸铁的金属部分的流出物，并且在6中，在液态铸铁的流出物上部可见到一出口，通过此出口，矿物部分作为含有装载物的矿物杂质及其液化钎焊剂并漂浮在铸铁上面的炉渣被提取出来。在化铁炉1上添加后燃装置8和热交换器10，其中，后燃装置8通过燃烧化铁炉桶中的二氧化碳与焦炭之间的化学反应产生的一氧化碳本身产生热烟，热交换器10将通过加热冷空气获得的11中的热气送入化铁炉中，其中冷空气由12引入交换器中。该空气被来自后燃装置8中的热烟加热。离开交换器10的热烟为了到达气体处理筒16穿过初级过滤站14，其中气体处理筒16是本专利技术的关键特征，下面会对其进一步进行详细描述。就本专利技术提出要升级的废旧电池单元而言，它们含有可升级金属，例如尤其是15％-25％的铁Fe、15％-30％的锌Zn、12％-30％的锰Mn、15％-32％
的碳C(固定和有机的)、很小百分比的铜Cu、镍Ni、钾K和电解液中包括水在内的剩余物。根据本专利技术，在其对化铁炉的应用中，装载进化铁炉中的废旧电池单元的量基于熔炼炉出口处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于升级便携式废旧或废弃电池单元(诸如盐电池、碱电池、小尺寸纽扣电池)的方法，所述电池单元包括可升级组分(诸如铁、锌、锰、铜和固定的和不稳定的碳)和重金属及危险化合物(诸如汞、镍及其氧化物或氢氧化物的化合物、铅和银、树脂、氯化物或甚至氟化物)，其特征在于，所述废旧或废弃电池单元作为装载物被引进熔炉(1、40、44)，诸如化铁炉、自由电弧炉或感应炉，用于熔化铸铁类金属；以及在所述熔炉下游用于排放热气的路线中设置气体净化装置(16、23)，用于捕获和移除诸如汞、氯化物或甚至氟化物的有害元素以及诸如二恶英、呋喃和芳香物质等重分子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于升级便携式废旧或废弃电池单元(诸如盐电池、碱电池、小尺寸纽扣电池)的方法，所述电池单元包括可升级组分(诸如铁、锌、锰、铜和固定的和不稳定的碳)和重金属及危险化合物(诸如汞、镍及其氧化物或氢氧化物的化合物、铅和银、树脂、氯化物或甚至氟化物)，其特征在于，所述废旧或废弃电池单元作为装载物被引进熔炉(1、40、44)，诸如化铁炉、自由电弧炉或感应炉，用于熔化铸铁类金属；以及在所述熔炉下游用于排放热气的路线中设置气体净化装置(16、23)，用于捕获和移除诸如汞、氯化物或甚至氟化物的有害元素以及诸如二恶英、呋喃和芳香物质等重分子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，熔炼炉(诸如化铁炉、自由电弧炉、感应炉)用于生产铸铁类(2)且含锰的金属，锰随废铁和其他装载物组分被装载到化铁炉中，并且一定量的废旧或废弃电池单元与装载物一起被引进所述熔炼炉中，使得这些电池单元中包含的锰的量对应于除了废铁所含的锰之外还需要加入所述熔炼炉中的锰的量，以获得相关铸铁级别所需要的锰含量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据在废旧或废弃电池单元中含有的铁、碳和铜的量，新原材料在装载物中的消耗有利地降低。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，从所述熔炼炉中流出的热烟经过过滤操作(在14、21中)，以将所述烟中含有的尘埃的浓度降低至小于0.5mg/Nm3的值，并随后使所述烟穿过硫化或非硫化活性炭吸附床(23)，以吸附汞和诸如二恶英、呋喃和芳香物质等重分子，以使排入大气(在25中)的烟的汞含量低于2μg/Nm3，并且二恶英含量低于0.1ng/Nm3。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在富锌尘埃的过滤操作期间，大于20％的锌被有利地回收。6.根据权利要求4或5中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂内尔·皮卡尔，让皮埃尔·加尼尔，
申请(专利权)人：菲戴管理有限公司，环形经济合作组织，
类型：发明
国别省市：法国;FR