一种分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法技术

本发明专利技术提供一种分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法，该方法采用固液配比、混合搅拌、添加表面活性剂、湿式磁选、粉末收集和溶液回流等措施。通过利用混合粉末中磁性粉末和非磁性粉末在磁场中所受合力不同，运动方向不同，进行分离与筛选。固液配比是将固体混合粉末和液体按指定的量配比加入配比池，使其可达到最佳回收率的混合液。混合搅拌可以提高固体粉末在液体的分散度，提高回收率。表面活性剂的添加能够增加粉末的亲水性，提高磁性粉末的回收纯度。湿式磁选能通过纯物理的方法分离磁性粉末和非磁性粉末，而溶液回流可以解决整套工业耗水量大的缺点，提高水资源利用率。整套工艺无需化学添加剂，无额外产物产生，对环境友好，流程少，操作简单，回收效率高，有利于工业应用实践。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合粉末中磁性物质和非磁性物质的分离回收工作，属于环境保护领域中的资源化领域。
技术介绍
我国锂离子电池因为更新换代迅速和寿命较短而废弃日益严重，锂离子电池经过破碎等预处理会产生磁性粉末，如含钴、镍、锰等来自电池正极材料，与非磁性粉末，如石墨等来自电池负极材料的混合物。如果能够有效分离富集其中的磁性粉末，产生的价值不可估量。目前，传统技术偏向于用酸浸、化学沉淀、溶剂萃取等化学方法对磁性与非磁性混合粉末进行分离富集。它们存在着化学添加剂和废酸废液产生的缺点，如：中国专利技术专利《一种从废旧锂电池回收有价金属的方法》(张永祥，专利号201010262198.2)，公开了一种从废旧锂电池回收有价金属的方法，是将机械破碎后的废旧锂电池经过火法高温350℃-400℃煅烧，得到含钴、铜和铝的物料，之后加入碱液除铝，再利用硫酸与萃取剂除铜。碱液除铝过程中释放大量气体对操作人员产生危害，将破碎的废旧锂电池直接进行高温煅烧，浪费了负极石墨材料，大量商业萃取剂的使用增加了工艺成本投入。中国专利专利技术《废旧钴酸锂锂离子电池正负极残料资源化方法》(王光旭、李佳，专利号201510017033.1)，公开了一种处理废旧锂电的新型方法，该方法通过机械破碎，高温无氧焙烧，和湿式磁选的流程处理废弃锂电池。该方法使用的湿式磁选机无型号要求，整个流程存在步骤复杂，操作困难，用水量大的缺点。当前对混合粉末的回收工艺主要为酸浸和溶剂萃取联用的工艺，往往会添加大量化学试剂，产生大量高浓度的化学酸碱废液，带来二次污染，商用萃取剂造成处理成本的提高。其回收目标混合物粒径大，回收效率低。而非传统工艺则存在着流程复杂，用水量大，回收率低的缺点。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法。区别于传统磁选机的对磁性大颗粒的去除，对非磁性大颗粒的选择，本方法不仅仅可以选出非磁性粉末，还可以富集磁性粉末，甚至可以分离富集超细粉末。本专利技术的技术解决方案如下：一种分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法，采用混合搅拌、添加表面活性剂、湿式磁选、粉末收集和溶液回流等措施，通过利用混合粉末中不同粉末的磁性特点实现对磁性粉末的富集。具体步骤如下：步骤一、固体混合粉末和液体按指定的量配比加入搅拌及表面改性装置，进行搅拌。步骤二、在步骤一搅拌过程中加入表面活性剂，增强固体粉末的亲水性，使固体粉末更加充分的分散在溶液中，提高固液混合均匀度。步骤三、对步骤二中的混合液进行半逆流式磁选机湿式磁选，使磁性粉末与非磁性粉末分离。步骤四、磁性粉末被喷淋装置冲刷到磁性粉末收集筒中，非磁性粉末与溶液排入过渡池静置，过渡池中的沉淀物为非磁性粉末。步骤五、过渡池中的上清液进行回流，可再次作为溶液进行步骤一操作。优选地，固液配比磁性粉末为钴、镍、锰等电池正极材料处理后的粉末、非磁性粉末为石墨粉时，其最固液比数值为2g/L，当目标磁粉末为其他磁性与非磁性混合粉末时，其最固液比数值为1g/L～4g/L。优选地，表面活性剂可以选择烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠或碳酸氢钠。本专利技术方法的工作原理：磁性粉末和非磁性粉末在磁场中所受力不同，运动方向不同，进行分离与筛选。另一方面，本专利技术提供一种用于回收超细混合粉末中磁性粉末的半逆流式磁选装置，包括：搅拌及表面改性装置、分选机构、磁滚轮、驱动装置和喷淋装置；所述搅拌及表面改性装置通过连接管道与分选机构相连，且搅拌及表面改性装置位于分选机构的上方，使得固液混合物在重力作用下流入分选机构，所述磁滚轮固定在所述分选机构的内部上方，使得磁性粉末在磁力的作用吸附在磁滚轮上，实现磁性粉末和非磁性粉末的分离，所述驱动装置与磁滚轮啮合，进而带动磁滚轮，使磁性粉末移动到分选机构的后端，所述喷淋装置放置在所述磁滚轮的后端上方，用于将吸附在磁滚轮上磁性粉末冲刷下来，实现磁性粉末的回收。所述的搅拌及表面改性装置包括具有搅拌桨的搅拌桶、连接管道和表面改性剂加注口，所述表面改性剂加注口分布在所述搅拌桶的顶部，所述连接管道固定在搅拌桶的底部。所述的分选机构包括分选槽、非磁性粉末收集筒、非磁性粉收集管道、磁性粉收集管道和磁性粉末收集筒；所述分选槽的底部中部下方通过连接管道连接所述搅拌及表面改性装置，所述分选槽的前部下方通过非磁性粉收集管道与非磁性粉末收集筒相连，所述分选槽后端设有磁性粉收集管道，该磁性粉收集管道的正下方放置所述的磁性粉末收集筒。宽大的分选机构可以降低液体流通阻力，提高磁选机处理速度。所述的磁滚轮包括从动盘、滚筒、中心轴、连接杆和磁系；所述中心轴的一端依次穿过滚筒和从动盘的中心孔，固定在所述分选槽上，另一端穿过所述磁系固定在所述分选槽上，所述连接杆连接所述的从动盘和滚筒。所述中心轴与磁系相连的一端为六边柱形，确保固定磁系，所述磁系中设有六组磁条，使磁力包角在20°～120°可调，相邻磁极相反，能形成磁翻作用，提高磁粉回收率。所述滚筒的外壳采用橡胶材料。所述的喷淋装置包括挂钩、喷淋头、喷嘴进水管和喷孔；所述挂钩的上部可固定于外接机架上，下部与喷淋头连接，该喷淋头上设置有喷嘴进水管和喷孔。所述的喷孔的孔径为0.3mm～0.6mm，使喷孔中水流速度达到0.25～0.1m/s，保证磁滚轮上粘附的磁性粉末被水流冲刷下来。所述的驱动装置包括驱动杆、驱动杆外接壳、驱动杆固定螺母和驱动杆支柱；所述驱动杆固定螺母将驱动杆支柱固定在驱动杆与驱动杆外接壳上，由外接电机连接驱动杆，带动驱动装置。所述的半逆流式磁选装置由五个装置一体化组成，环环相扣，能够分离富集粒径区间在100um以下的磁性粉末。与现有技术相比，本专利技术方法具有如下的有益效果：1)为纯物理过程，无额外产物产生，对环境友好。2)整套工艺流程少，操作简单，回收效率高，有利于工业应用实践，例如回收工业处理锂电池后产生的磁性与非磁性粉末的混合物。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1a为本专利技术用于回收超细混合粉末中磁性粉末的半逆流式磁选装置的结构示意图；图1b为本专利技术用于回收超细混合粉末中磁性粉末的半逆流式磁选装置的后视图；图2a为本专利技术中搅拌及表面改性装置的结构示意图；图2b为本专利技术中搅拌桨的结构示意图；图3a为本专利技术中的分选机构的结构示意图；图3b为本专利技术中的分选机构的正视图；图4a为本专利技术中的磁滚轮的部分结构示意图；图4b为本专利技术中的磁滚轮的剖视图；图5为本专利技术中的驱动装置的结构示意图；图6为本专利技术中的喷淋装置示意图；图7为磁性粉末回收纯度与固液比关系图。图8为本专利技术分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法的流程图；图中，1为搅拌及表面改性装置，2为分选机构，3为磁滚轮，4为驱动装置，5为喷淋装置；6为搅拌桨，7为搅拌桶，8为连接管道，9为表面活性剂加注口，10为分选槽，11为非磁性粉末收集筒，12为非磁性粉收集管道，13为磁性粉收集管道，14为磁性粉末收集筒，15为从动盘，16为滚筒，17为中心轴，18为连接杆，19为磁系，20为驱动杆，21为驱动杆外接壳，22为驱动杆固定螺母，23为驱动杆支柱，24为挂钩，25为喷淋头，26为喷嘴进水管，27为喷孔。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、将固体混合粉末和液体按指定的量配比加入搅拌及表面改性装置，进行搅拌；步骤二、在搅拌过程中加入表面活性剂，增强固体粉末的亲水性，使固体粉末充分的分散在溶液中；步骤三、对步骤二得到的混合溶液液进行半逆流式磁选机湿式磁选，磁性粉末在磁力的作用下吸附在半逆流式磁选机上，实现磁性粉末与非磁性粉末的分离；步骤四、通过喷淋装置将吸附在半逆流式磁选机上的磁性粉末冲刷磁性粉末收集筒中，实现磁性粉末的回收；同时，非磁性粉末与溶液排入非磁性粉末收集筒，其中，非磁性粉末收集筒中的沉淀物为非磁性粉末。

【技术特征摘要】
1.一种分离和富集超细混合粉末中磁性粉末的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、将固体混合粉末和液体按指定的量配比加入搅拌及表面改性装置，进行搅拌；步骤二、在搅拌过程中加入表面活性剂，增强固体粉末的亲水性，使固体粉末充分的分散在溶液中；步骤三、对步骤二得到的混合溶液液进行半逆流式磁选机湿式磁选，磁性粉末在磁力的作用下吸附在半逆流式磁选机上，实现磁性粉末与非磁性粉末的分离；步骤四、通过喷淋装置将吸附在半逆流式磁选机上的磁性粉末冲刷磁性粉末收集筒中，实现磁性粉末的回收；同时，非磁性粉末与溶液排入非磁性粉末收集筒，其中，非磁性粉末收集筒中的沉淀物为非磁性粉末。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，许振明，茅珈恺，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31