具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，锂电池回收粉还原设备，包括原料仓1、螺旋进料密封器2、还原回转炉、螺旋出料密封器12、燃烧器15、换热器16、布袋除尘器17、离心风机18和吸收塔19；

还原回转炉包括炉管，炉管通过炉管托圈4可转动地设置在基础架上并通过转动齿圈5 与驱动装置传动连接；炉管内设置有螺旋散料器8，炉管的外壁上罩设有耐火保温层6，耐火保温层6与炉管之间形成有加热区7；

燃烧器15的底部设有助燃及点火器13、空气进口和裂解气进口，空气进口处设置有气体流量控器14；

原料仓1设置在螺旋进料密封器2的进料端处，螺旋进料密封器2的出料端通过波纹管密封器3与炉管的前端可转动地连接，炉管的尾端上部设置有多层气体分流器9、尾端下部设置有粉尘沉淀收集器11，炉管的尾端出料口上罩设有炉管出料罩10，炉管出料罩10的出料端与螺旋出料密封器12的进料端连接，多层气体分流器9通过裂解抽气管20与燃烧器15 的底部裂解气进口连接，燃烧器15的顶部出气口与换热器16的顶部进气口连接，换热器16 的底部出气口与布袋除尘器17的进气口连接，布袋除尘器17的出气口通过离心风机18与吸收塔19的进气口连接。

其中，原料仓1主要用于该锂电池回收粉还原设备的进料；螺旋进料密封器2能够通过螺旋传送作将装入原料仓1中的物料输送入还原回转炉内；波纹管密封器3具有可以伸长和压缩的波纹管，波纹管密封器3主要用于将螺旋进料密封器2的出料端与炉管的前端连接，在常温条件下波纹管能将密封圈压紧在炉管上，在炉管受热彭胀时波纹管可以被压缩而继续保持密封作用，以将还原回转炉的前端有效密封住，防止外部空气串流到炉内，保证还原效果。

还原回转炉主要用于锂电池回收粉的高温还原，在还原回转炉的炉管内裂解气体与还原物料流向相同，裂解气体一般为低分子烷类和氢气等，在高温下具有强还原性，可以将固体碳与镍钴锰氧化物无法接触部分进行还原。

炉管托圈4主要用于托起炉管并确保炉管可转动，炉管托圈4一般间隔设置两组；转动齿圈5为传动部件，主要用于将驱动装置的驱动作用传递给炉管，以使炉管转动；耐火保温层6采用耐火且保温性能较好的材料制作，例如：硅酸铝纤维、烧结莫来石、铝酸钙纤维等，耐火保温层6主要用于炉管保温，以保证炉内还原温度的稳定性；加热区7主要用于还原回转炉加热；螺旋散料器8主要用于将炉管内的物料打撒，防止物料在炉内结块，而且其还能够输送炉管内的物料，有控制物料在炉内停留时间；如图2所示，螺旋散料器8一般由5～8节直径200mm的螺旋连接而成，各螺旋连接的方式为活动连接，在炉管转动时始终处于炉管内底部并与炉管产生滑动摩擦，结块在炉管内壁上的物料被螺旋摩擦脱离，同时能够将大块物料压散；多层气体分流器9主要采用多层风体导流板结构，其内抽风管内负压设计，既能抽走炉内裂解气体，又能防止外部空气串流到炉内，解决了以往的还原回转炉高温态下密封不了而进空气的问题；如图3所示，多层气体分流器9一般由连接到炉管的卸料端盖上的多层圆环组成，每层圆环内腔宽度为100～200mm、高度为100～150mm，圆环的数量优选为5为层，中间层圆环顶部开排气孔；炉管内带粉尘气体经排气管与多层气体分流器9后粉尘沉降到收集口，再从收集口进入粉尘沉淀收集器11，气体从排气孔经裂解抽气管20负压抽出；因为是负压抽出，从排气口到炉体中部的多层腔有减少空气进入量的作用，并防止炉内气体窜到炉外散排，整个多层圆环可以阻止炉内外气体窜流；炉管出料罩10主要用于罩住炉管的尾端出料口，既方便还原后的物料的导出，又能防止外部空气串流到炉内；粉尘沉淀收集器 11主要用于收集还原过程中产生的大量粉尘。

还原回转炉炉管的出料端无冷却，并且利用炉管内的螺旋散料器8可以将还原后的物料快速从高温区转移到螺旋出料密封器12内，能有效防止还原后的物料在炉内温度降低到 300℃以下，基本杜绝一氧化碳与还原后的物料中的镍、钴等金属发生反应生成剧毒物质羰基镍和羰基钴。

螺旋出料密封器12能够通过螺旋传送作将炉管出料罩10导出的还原后的物料输送出来，并对其进行冷却；在螺旋出料密封器12进料口前部通常留有较长距离无螺旋片的轴段，以有效降低传递到轴承上的热量。为了有效降低还原后的物料的温度，并避免其结块，该锂电池回收粉还原设备一般还包括第二螺旋出料密封器，第二螺旋出料密封器的进料端与螺旋出料密封器12的出料端连接。为了快速降温，螺旋出料密封器12和第二螺旋出料密封器均优选为水冷螺旋出料密封器；水冷螺旋出料密封器通过间接水冷却可将还原后的物料快速降低在 300℃以下。

燃烧器15主要用于使裂解气体充分燃烧，以使其中低分子烷类、氢气、一氧化碳转变为水和二氧化碳；燃烧器15一般选用高温燃烧器，在燃烧器15内设置有蜂窝式燃烧结构，可将燃烧器15内燃烧温度保持在1200℃左右，可保证完全燃烧。燃烧器15的底部设置的助燃及点火器13主要用于向燃烧器15内通入助燃气体并进行点火，空气进口处设置有气体流量控器14主要用于控制空气的进入量。

换热器16主要通过热交换降低排放气体的温度，换热器16可以为多种，优选为水冷换热器；布袋除尘器17主要用于去除排放气体中的粉尘；离心风机18主要用于将除尘后的除排放气体导入吸收塔19中以去除其中酸性气体，离心风机18可以为多种，优选为中压离心风机；吸收塔19主要用于喷洒碱液以去除除排放气体中的酸性气体。

结合图1和图4所示，利用上述的锂电池回收粉还原设备还原三元电池粉，过程如下：三元电池粉与还原剂混合均匀形成混合料从原料仓1加入后，通过螺旋进料密封器2输送入还原回转炉中，先进行低温裂解再进行高温无氧还原，还原后的物料通过螺旋出料密封器12 密封出料并进行间接水冷至300℃以下；裂解气体则通过多层气体分流器9分流进入燃烧器 15高温燃烧，燃烧送入换热器16进行急速水冷，之后送入布袋除尘器17进行除尘处理，除尘后通过离心风机18中压引风至吸收塔19中，由吸收塔19喷洒碱液淋洗，最后进行排放。

本发明还提供了一种三元锂电池回收粉还原方法，该还原方法采用上述的锂电池回收粉还原设备还原三元锂电池回收粉。

上述还原方法，包括配料步骤；

配料步骤：将三元锂电池回收粉与还原剂按质量配比1:2～5称取，并将称取的三元锂电池回收粉和还原剂混合均匀形成混合料。其中，还原剂可以为电池负极粉、碳粉或混合粉，混合粉由电池负极粉与碳粉混合而成。

上述还原方法，还包括还原控制步骤；

还原控制步骤：混合料通过螺旋进料密封器2输送入还原回转炉内进行碳热还原时，将炉温控制在700～750℃，将还原时间控制在100～130min，将炉管内压力控制在0～100Pa。

上述还原方法，还包括裂解气燃烧控制步骤；

裂解气燃烧控制步骤：裂解气通过裂解抽气管20抽入燃烧器15内进行燃烧时，将燃烧器15内的氧气含量控制在4～10％，将燃烧温度控制在1100～1200℃。

实施例1

采用本发明提供的锂电池回收粉还原设备还原型号为523的三元电池回收粉，过程如下：

配料步骤：称取并将称取的三元锂电池回收粉和还原剂混合均匀形成混合料，重量 10000kg；还原剂为电池负极粉，其含量为40％(质量百分比，下同)；

表1：混合料其余成份表

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还原控制步骤：混合料通过螺旋进料密封器2输送入还原回转炉内进行碳热还原时，将炉温控制在700℃，将还原时间控制在120min，将炉管内压力控制在0～100Pa；

裂解气燃烧控制步骤：裂解气通过裂解抽气管20抽入燃烧器15内进行燃烧时，将燃烧器15内的氧气含量控制在10％，将燃烧温度控制在1200℃。

还原过程中检测，还原回转炉内物料无结块，多层气体分流器9的气体导流板处无烟气或粉尘溢出，无剧毒物质生成；还原得到的产品为粉末状。

实施例2

采用本发明提供的锂电池回收粉还原设备还原型号为523的三元电池回收粉，过程如下：

配料步骤：称取并将称取的三元锂电池回收粉和还原剂混合均匀形成混合料，重量 10000kg；还原剂为电池负极粉，其含量为40％(质量百分比，下同)；

表2：混合料其余成份表

；

还原控制步骤：混合料通过螺旋进料密封器2输送入还原回转炉内进行碳热还原时，将炉温控制在750℃，将还原时间控制在130min，将炉管内压力控制在0～100Pa；

裂解气燃烧控制步骤：裂解气通过裂解抽气管20抽入燃烧器15内进行燃烧时，将燃烧器15内的氧气含量控制在8％，将燃烧温度控制在1200℃。

还原过程中检测，还原回转炉内物料无结块，多层气体分流器9的气体导流板处无烟气或粉尘溢出，无剧毒物质生成；还原得到的产品为粉末状。

实施例3

采用本发明提供的锂电池回收粉还原设备还原型号为111的三元电池回收粉，过程如下：

配料步骤：称取并将称取的三元锂电池回收粉和还原剂混合均匀形成混合料，重量 10000kg；还原剂为电池负极粉，其含量为40％(质量百分比，下同)；

表3：混合料其余成份表

；

还原控制步骤：混合料通过螺旋进料密封器2输送入还原回转炉内进行碳热还原时，将炉温控制在700℃，将还原时间控制在100min，将炉管内压力控制在0～100Pa；

裂解气燃烧控制步骤：裂解气通过裂解抽气管20抽入燃烧器15内进行燃烧时，将燃烧器15内的氧气含量控制在6％，将燃烧温度控制在1200℃。

还原过程中检测，还原回转炉内物料无结块，多层气体分流器9的气体导流板处无烟气或粉尘溢出，无剧毒物质生成；还原得到的产品为粉末状。

实施例4

采用本发明提供的锂电池回收粉还原设备还原型号为111的三元电池回收粉，过程如下：

配料步骤：称取并将称取的三元锂电池回收粉和还原剂混合均匀形成混合料，重量 10000kg；还原剂为碳粉，其含量为40％(质量百分比，下同)；

表4：混合料其余成份表

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还原控制步骤：混合料通过螺旋进料密封器2输送入还原回转炉内进行碳热还原时，将炉温控制在720℃，将还原时间控制在110min，将炉管内压力控制在0～100Pa；

裂解气燃烧控制步骤：裂解气通过裂解抽气管20抽入燃烧器15内进行燃烧时，将燃烧器15内的氧气含量控制在5％，将燃烧温度控制在1200℃。

还原过程中检测，还原回转炉内物料无结块，多层气体分流器9的气体导流板处无烟气或粉尘溢出，无剧毒物质生成；还原得到的产品为粉末状。