使用済みリチウムイオン電池のリサイクルにおいて、垂直統合された乾燥炉は、機械的な破砕と材料回収の間の重要な移行点として機能します。 その主な機能は、重力を利用して材料の流れを自動化し、不活性雰囲気下で揮発性の電解質溶剤と水分を除去し、「ブラックマス」を安全な下流処理のために化学的に安定化することです。
シュレッダーの直下に乾燥炉を垂直統合することで、密閉された無酸素の熱処理ゾーンが形成されます。300℃で揮発性の炭酸塩と水分を除去することにより、システムは危険な破砕された破片を、金属抽出に適した安定した取り扱い可能な材料に変換します。
垂直統合と重力供給の役割
材料フローの合理化
垂直設置により、自動重力供給が可能になり、破砕された材料が直接炉に落下します。これにより、生のバッテリースクラップの処理において摩耗や詰まりが発生しやすい複雑な機械式コンベアが不要になります。
大気整合性の維持
炉をシュレッダーの真下に配置することで、連続した密閉された垂直カラムが形成されます。この構成は、周囲の空気への暴露を防ぐために不可欠であり、移行プロセス全体を通じて材料が酸素や湿気から隔離されることを保証します。
熱処理と化学的変換
電解質溶剤の揮発
約300℃で運転される炉は、加熱要素を使用して電解質の液体成分をターゲットにします。この温度は、炭酸塩溶剤を揮発させ、制御された除去または回収のために気体状態に変換するのに十分です。
残留水分の除去
熱環境は、破砕された電池セル内に閉じ込められた残留水分を効果的に除去します。水の除去は、後続の段階でフッ化水素酸などの危険な化学副生成物の形成を防ぐための重要な安全ステップです。
アルゴン雰囲気の利用
炉は、完全な不活性性を維持するためにアルゴン雰囲気下で運転されます。これにより、高温の破砕された材料が酸素と反応するのを防ぎ、熱暴走や貴重な金属の劣化を引き起こす可能性があります。
回収用材料の準備
化学的安定性の達成
このプロセスの主な生成物は、化学的に安定したブラックマスです。反応性の液体と水分を除去することにより、炉は、火災や有毒ガスの発生のリスクなしに、材料を安全に取り扱い、保管できるようにします。
下流選別能力の向上
乾燥した安定化された材料は、湿った溶剤を含んだスクラップよりも処理が大幅に容易になります。この熱処理は、後続の微細選別を容易にし、最終的な金属回収段階での純度レベルの向上を可能にします。
トレードオフの理解
運転上の感度
300℃は乾燥に効果的ですが、精密な温度制御が必要です。温度が変動すると、溶剤の除去が不完全になるリスク、または逆に、プラスチックセパレーターが意図せず溶融して炉を詰まらせるリスクがあります。
メンテナンスとシーリング
シュレッダーと炉の間の垂直インターフェースは、アルゴンブランケットを維持するために完全に気密である必要があります。シールの故障はアルゴンの損失と酸素の侵入につながり、安全性と材料品質の両方を損なう可能性があります。
プロジェクトへの適用方法
バッテリーリサイクルラインに熱処理を統合する際には、次の優先事項を考慮してください。
- プロセスの安全性が最優先事項の場合：溶剤の着火を防ぐために、アルゴン供給システムが冗長であり、垂直シールが圧力低下のために監視されていることを確認してください。
- 高純度回収が最優先事項の場合：材料が選別段階に達する前に炭酸塩が100％揮発することを保証するために、炉内の滞留時間に焦点を当ててください。
- 運用効率が最優先事項の場合：材料のブリッジングを防ぎ、シュレッダーからの安定した流量を保証するために、垂直落下高さを最適化してください。
適切に統合された垂直乾燥炉は、安全で効率的で収益性の高いリチウムイオン電池リサイクル事業の要です。
概要表：
| 特徴 | 機能と利点 |
|---|---|
| 垂直統合 | 重力を利用した自動供給。複雑で摩耗の激しいコンベアを排除。 |
| 300℃熱処理ゾーン | 破砕スクラップから炭酸塩溶剤を揮発させ、残留水分を除去。 |
| アルゴン雰囲気 | 熱暴走や化学的劣化を防ぐ不活性雰囲気を提供。 |
| 材料出力 | 高純度金属回収に適した化学的に安定した「ブラックマス」を生成。 |
| 大気シール | 酸素の侵入を防ぎ、プロセスの安全性と材料の完全性を確保。 |
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参考文献
- Sung-Hoon Jung, Jei‐Pil Wang. Development of a discharge-free pre-treatment device for spent lithium-ion batteries under an inert atmosphere. DOI: 10.53894/ijirss.v8i9.10684
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
