本發(fā)明涉及混合粉末中磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)的分離回收工作，屬于環(huán)境保護領(lǐng)域中的資源化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國鋰離子電池因為更新?lián)Q代迅速和壽命較短而廢棄日益嚴重，鋰離子電池經(jīng)過破碎等預(yù)處理會產(chǎn)生磁性粉末，如含鈷、鎳、錳等來自電池正極材料，與非磁性粉末，如石墨等來自電池負極材料的混合物。如果能夠有效分離富集其中的磁性粉末，產(chǎn)生的價值不可估量。

目前，傳統(tǒng)技術(shù)偏向于用酸浸、化學沉淀、溶劑萃取等化學方法對磁性與非磁性混合粉末進行分離富集。它們存在著化學添加劑和廢酸廢液產(chǎn)生的缺點，如：

中國發(fā)明專利《一種從廢舊鋰電池回收有價金屬的方法》(張永祥，專利號201010262198.2)，公開了一種從廢舊鋰電池回收有價金屬的方法，是將機械破碎后的廢舊鋰電池經(jīng)過火法高溫350℃-400℃煅燒，得到含鈷、銅和鋁的物料，之后加入堿液除鋁，再利用硫酸與萃取劑除銅。堿液除鋁過程中釋放大量氣體對操作人員產(chǎn)生危害，將破碎的廢舊鋰電池直接進行高溫煅燒，浪費了負極石墨材料，大量商業(yè)萃取劑的使用增加了工藝成本投入。

中國專利發(fā)明《廢舊鈷酸鋰鋰離子電池正負極殘料資源化方法》(王光旭、李佳，專利號201510017033.1)，公開了一種處理廢舊鋰電的新型方法，該方法通過機械破碎，高溫無氧焙燒，和濕式磁選的流程處理廢棄鋰電池。該方法使用的濕式磁選機無型號要求，整個流程存在步驟復(fù)雜，操作困難，用水量大的缺點。

當前對混合粉末的回收工藝主要為酸浸和溶劑萃取聯(lián)用的工藝，往往會添加大量化學試劑，產(chǎn)生大量高濃度的化學酸堿廢液，帶來二次污染，商用萃取劑造成處理成本的提高。其回收目標混合物粒徑大，回收效率低。而非傳統(tǒng)工藝則存在著流程復(fù)雜，用水量大，回收率低的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種分離和富集超細混合粉末中磁性粉末的方法。區(qū)別于傳統(tǒng)磁選機的對磁性大顆粒的去除，對非磁性大顆粒的選擇，本方法不僅僅可以選出非磁性粉末，還可以富集磁性粉末，甚至可以分離富集超細粉末。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種分離和富集超細混合粉末中磁性粉末的方法，采用混合攪拌、添加表面活性劑、濕式磁選、粉末收集和溶液回流等措施，通過利用混合粉末中不同粉末的磁性特點實現(xiàn)對磁性粉末的富集。具體步驟如下：

步驟一、固體混合粉末和液體按指定的量配比加入攪拌及表面改性裝置，進行攪拌。

步驟二、在步驟一攪拌過程中加入表面活性劑，增強固體粉末的親水性，使固體粉末更加充分的分散在溶液中，提高固液混合均勻度。

步驟三、對步驟二中的混合液進行半逆流式磁選機濕式磁選，使磁性粉末與非磁性粉末分離。

步驟四、磁性粉末被噴淋裝置沖刷到磁性粉末收集筒中，非磁性粉末與溶液排入過渡池靜置，過渡池中的沉淀物為非磁性粉末。

步驟五、過渡池中的上清液進行回流，可再次作為溶液進行步驟一操作。

優(yōu)選地，固液配比磁性粉末為鈷、鎳、錳等電池正極材料處理后的粉末、非磁性粉末為石墨粉時，其最固液比數(shù)值為2g/L，當目標磁粉末為其他磁性與非磁性混合粉末時，其最固液比數(shù)值為1g/L～4g/L。

優(yōu)選地，表面活性劑可以選擇烷基磺酸鈉、脂肪醇醚硫酸鈉或碳酸氫鈉。

本發(fā)明方法的工作原理：磁性粉末和非磁性粉末在磁場中所受力不同，運動方向不同，進行分離與篩選。

另一方面，本發(fā)明提供一種用于回收超細混合粉末中磁性粉末的半逆流式磁選裝置，包括：攪拌及表面改性裝置、分選機構(gòu)、磁滾輪、驅(qū)動裝置和噴淋裝置；所述攪拌及表面改性裝置通過連接管道與分選機構(gòu)相連，且攪拌及表面改性裝置位于分選機構(gòu)的上方，使得固液混合物在重力作用下流入分選機構(gòu)，所述磁滾輪固定在所述分選機構(gòu)的內(nèi)部上方，使得磁性粉末在磁力的作用吸附在磁滾輪上，實現(xiàn)磁性粉末和非磁性粉末的分離，所述驅(qū)動裝置與磁滾輪嚙合，進而帶動磁滾輪，使磁性粉末移動到分選機構(gòu)的后端，所述噴淋裝置放置在所述磁滾輪的后端上方，用于將吸附在磁滾輪上磁性粉末沖刷下來，實現(xiàn)磁性粉末的回收。

所述的攪拌及表面改性裝置包括具有攪拌槳的攪拌桶、連接管道和表面改性劑加注口，所述表面改性劑加注口分布在所述攪拌桶的頂部，所述連接管道固定在攪拌桶的底部。

所述的分選機構(gòu)包括分選槽、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；所述分選槽的底部中部下方通過連接管道連接所述攪拌及表面改性裝置，所述分選槽的前部下方通過非磁性粉收集管道與非磁性粉末收集筒相連，所述分選槽后端設(shè)有磁性粉收集管道，該磁性粉收集管道的正下方放置所述的磁性粉末收集筒。寬大的分選機構(gòu)可以降低液體流通阻力，提高磁選機處理速度。

所述的磁滾輪包括從動盤、滾筒、中心軸、連接桿和磁系；所述中心軸的一端依次穿過滾筒和從動盤的中心孔，固定在所述分選槽上，另一端穿過所述磁系固定在所述分選槽上，所述連接桿連接所述的從動盤和滾筒。

所述中心軸與磁系相連的一端為六邊柱形，確保固定磁系，所述磁系中設(shè)有六組磁條，使磁力包角在20°～120°可調(diào)，相鄰磁極相反，能形成磁翻作用，提高磁粉回收率。

所述滾筒的外殼采用橡膠材料。

所述的噴淋裝置包括掛鉤、噴淋頭、噴嘴進水管和噴孔；所述掛鉤的上部可固定于外接機架上，下部與噴淋頭連接，該噴淋頭上設(shè)置有噴嘴進水管和噴孔。

所述的噴孔的孔徑為0.3mm～0.6mm，使噴孔中水流速度達到0.25～0.1m/s，保證磁滾輪上粘附的磁性粉末被水流沖刷下來。

所述的驅(qū)動裝置包括驅(qū)動桿、驅(qū)動桿外接殼、驅(qū)動桿固定螺母和驅(qū)動桿支柱；所述驅(qū)動桿固定螺母將驅(qū)動桿支柱固定在驅(qū)動桿與驅(qū)動桿外接殼上，由外接電機連接驅(qū)動桿，帶動驅(qū)動裝置。

所述的半逆流式磁選裝置由五個裝置一體化組成，環(huán)環(huán)相扣，能夠分離富集粒徑區(qū)間在100um以下的磁性粉末。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有如下的有益效果：

1)為純物理過程，無額外產(chǎn)物產(chǎn)生，對環(huán)境友好。

2)整套工藝流程少，操作簡單，回收效率高，有利于工業(yè)應(yīng)用實踐，例如回收工業(yè)處理鋰電池后產(chǎn)生的磁性與非磁性粉末的混合物。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1a為本發(fā)明用于回收超細混合粉末中磁性粉末的半逆流式磁選裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b為本發(fā)明用于回收超細混合粉末中磁性粉末的半逆流式磁選裝置的后視圖；

圖2a為本發(fā)明中攪拌及表面改性裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為本發(fā)明中攪拌槳的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為本發(fā)明中的分選機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本發(fā)明中的分選機構(gòu)的正視圖；

圖4a為本發(fā)明中的磁滾輪的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4b為本發(fā)明中的磁滾輪的剖視圖；

圖5為本發(fā)明中的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中的噴淋裝置示意圖；

圖7為磁性粉末回收純度與固液比關(guān)系圖。

圖8為本發(fā)明分離和富集超細混合粉末中磁性粉末的方法的流程圖；

圖中，1為攪拌及表面改性裝置，2為分選機構(gòu)，3為磁滾輪，4為驅(qū)動裝置，5為噴淋裝置；6為攪拌槳，7為攪拌桶，8為連接管道，9為表面活性劑加注口，10為分選槽，11為非磁性粉末收集筒，12為非磁性粉收集管道，13為磁性粉收集管道，14為磁性粉末收集筒，15為從動盤，16為滾筒，17為中心軸，18為連接桿，19為磁系，20為驅(qū)動桿，21為驅(qū)動桿外接殼，22為驅(qū)動桿固定螺母，23為驅(qū)動桿支柱，24為掛鉤，25為噴淋頭，26為噴嘴進水管，27為噴孔。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本實施例中的半逆流式磁選裝置由五部分構(gòu)成：攪拌及表面改性裝置1、分選機構(gòu)2、磁滾輪3、驅(qū)動裝置4和噴淋裝置5；其中攪拌及表面改性裝置1與分選機構(gòu)2由連接管道8相連，攪拌及表面改性裝置1置于分選機構(gòu)2上方，分選機構(gòu)2與磁滾輪3由中心軸17相連，磁滾輪3置于分選槽10的上方，磁滾輪3與驅(qū)動裝置4由從動盤15相連，噴淋裝置5置于磁滾輪3的后端上方可固定于機架上。

所述的半逆流式磁選裝置的攪拌及表面改性裝置如圖2所示，由攪拌槳6、攪拌桶7、連接管道8和表面改性劑加注口9組成；表面改性劑加注口9設(shè)置在攪拌桶7頂部，連接管道8設(shè)置在攪拌桶7底部；在攪拌桶7中待分選物料與溶液及表面改性劑由攪拌槳6攪拌混合，確保超細固體粉末在溶液中分散均勻，提高磁性粉末回收率與純度。

所述的半逆流式磁選裝置的分選機構(gòu)如圖3所示，由分選槽10、非磁性粉末收集筒11、非磁性粉收集管道12、磁性粉收集管道13和磁性粉末收集筒14組成；分選槽10底部正下方由通道連接攪拌裝置1，分選槽10前部下方連接非磁性粉收集管道12，非磁性粉收集管道12與非磁性粉末收集筒11相連，分選槽10后端設(shè)置磁性粉收集管道13和磁性粉末收集筒14；由于重力作用，固液混合物通過管道進入分選槽10進行磁力分選，磁滾輪3逆時針轉(zhuǎn)動，磁性粉末由磁力作用吸附在磁滾輪上移動到后端被噴淋水沖刷到磁性粉收集管道13被磁性粉末收集筒14收集，非磁性粉末由重力作用聚集在分選槽底部由非磁性粉收集管道12排出被非磁性粉末收集筒11收集。

所述的半逆流式磁選裝置的磁滾輪如圖4與圖5所示，由為從動盤15，滾筒16，中心軸17，連接桿18，磁系19組成；從動盤15由連接軸18與滾筒16相連，磁系19由中心軸17固定位置，中心軸17連接磁系19部分設(shè)計為六邊柱，確保固定磁系19部件，磁系中設(shè)置六組磁條使磁力包角在20°～120°可調(diào)，相鄰磁極相反，能形成磁翻作用，提高磁粉回收率，中心軸17設(shè)置在分選槽10圓心位置，中心軸17從動盤15中心穿過；磁滾輪3拼接時，其順序依次為從動盤15、滾筒16、連接桿18、中心軸17、磁系19。當從動盤15在驅(qū)動裝置4的帶領(lǐng)下轉(zhuǎn)動時，從動盤15會施加力在連接桿18上，從而使連接桿18繞中心軸17轉(zhuǎn)動，滾筒16同步受到驅(qū)動而發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，而中心軸17因為處在從動盤15中心，因此不會受到力的作用而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。為了保證中心軸17的固定，其兩側(cè)用螺絲固定。滾筒16的外殼采用橡膠。

所述的半逆流式磁選裝置的驅(qū)動裝置如圖5所示，由驅(qū)動桿20，驅(qū)動桿外接殼21，驅(qū)動桿固定螺母22，驅(qū)動桿支柱23組成；驅(qū)動桿固定螺母22將驅(qū)動桿支柱23固定在驅(qū)動桿20與驅(qū)動桿外接殼21上，由外接電機連接驅(qū)動桿20，帶動驅(qū)動裝置4，電機可以調(diào)節(jié)功率，從而改變磁滾輪的轉(zhuǎn)速，使磁選機適應(yīng)不同磁性粉末的回收要求。

所述的半逆流式磁選裝置的噴淋裝置如圖6所示，由掛鉤24，噴淋頭25，噴嘴進水管26，噴孔27組成；掛鉤24可固定于外接機架上，掛鉤24與噴淋頭25連接，一組掛鉤可鏈接多組噴淋頭，噴淋頭25上設(shè)置噴嘴進水管26和噴孔27，每個噴淋頭設(shè)置10～20個噴孔用于調(diào)節(jié)噴出水流速度以適應(yīng)不同磁力物料的沖刷；噴淋頭25設(shè)置于磁滾輪3后方，磁性粉收集管道13上方，噴孔27出水能將吸附在滾筒16表面的磁性粉末沖刷下來，并經(jīng)由磁性粉收集管道13收集到磁性粉收集筒14中，提高磁選機對磁性粉末收的回收率。

鋰離子電池處理后產(chǎn)生的電極粉末為鈷粉與石墨的混合粉末，將混合粉末按2g/L的固液比投入攪拌及表面改性裝置1，如圖7所示，2g/L的固液比下，磁性粉末的回收純度達到99％以上。由表面改性劑加注口9加入表面活性劑，表面活性劑可以選擇烷基磺酸鈉、脂肪醇醚硫酸鈉或碳酸氫鈉，如表1所示，表面活性劑的加入增加了混合粉末的親水性，提高了粉末在溶液中的分散度，大幅提升磁性粉末的會回收純度。

如圖8所示，分離和富集超細混合粉末中磁性粉末的方法，采用混合攪拌、添加表面活性劑、濕式磁選、粉末收集和溶液回流等措施，通過利用混合粉末的磁性差異的特點實現(xiàn)對磁性粉末的分離和富集。具體的：

步驟一、將磁性粉末(資源化處理后含鈷、鎳、錳鋰離子電池正極材料)的粉末與非磁性粉末(資源化處理后含石墨的鋰離子電池負極材料)的混合粉末，按2g/L的固液比投入攪拌及表面改性裝置，進行攪拌，如圖2所示，2g/L的固液比下，磁性粉末的回收純度達到99％以上。

步驟二、在步驟一攪拌過程中加入表面活性劑，表面活性劑可以選擇烷基磺酸鈉、脂肪醇醚硫酸鈉或碳酸氫鈉，如表1所示，表面活性劑的加入增加了混合粉末的親水性，提高了粉末在溶液中的分散度，大幅提升磁性粉末的會回收純度。

表1磁性粉回收純度與表面活性劑加入的關(guān)系

步驟三、對步驟二中的混合液進行半逆流式磁選機濕式磁選，使磁性粉末與非磁性粉末分離。

步驟四、磁性粉末被噴淋裝置沖刷到磁性粉末收集筒中，非磁性粉末與溶液排入過渡池靜置，過渡池中的沉淀物為非磁性粉末。

步驟五、過渡池中的上清液進行回流，可再次作為溶液進行步驟一操作。

如圖3所示，本實施例中的半逆流式磁選裝置由：攪拌及表面改性裝置1、分選槽2、磁滾輪3、驅(qū)動裝置4、噴淋裝置5、磁性粉末收集筒6、過渡池7、回流管8和回流泵9組成；其中攪拌及表面改性裝置1由連接管道與分選槽2相連，分選槽2置于磁滾輪3下方，磁滾輪3與驅(qū)動裝置4相連，噴淋裝置5置于磁滾輪3的后端上方可固定于機架上，磁性粉末收集筒6置于噴淋裝置5下方，過渡池7置于分選槽3下方，回流管8連接選槽3、回流泵9、；

鋰離子電池資源化處理后產(chǎn)生的電極粉末為磁性與非磁性混合粉末，將混合粉末按2g/L的固液比投入攪拌及表面改性裝置1，并加入表面活性劑，固液混合物經(jīng)過通道進入分選槽2，由于磁性的差異，磁性粉末隨磁滾輪3運動到噴淋裝置5附近，被出水沖擊落入磁性粉末收集筒6。非磁性粉末由閥門控制被排入過渡池7，由于重力作用非磁性粉末自由沉降到過渡池7底部，實現(xiàn)了分選與富集，過渡池7中的上清液經(jīng)由回流管8和回流泵9可回流入攪拌及表面改性裝置1中循環(huán)利用，無廢液排放。

本實施例中，該工藝方法運用在大部分超細磁性粉末、非磁性粉末的分離與富集?；旌戏勰┑奶幚硭俣葹?200kg/h，磁性粉末的回收純度達到99％以上。

本實施例為純物理過程，無額外產(chǎn)物產(chǎn)生，對環(huán)境友好。整套工藝流程少，操作簡單，回收效率高，有利于工業(yè)應(yīng)用實踐，例如回收工業(yè)處理鋰電池后產(chǎn)生的磁性與非磁性粉末的混合物。

本發(fā)明通過利用混合粉末中磁性粉末和非磁性粉末在磁場中所受合力不同，運動方向不同，進行分離與篩選。固液配比是將固體混合粉末和液體按指定的量配比加入配比池，使其可達到最佳回收率的混合液?；旌蠑嚢杩梢蕴岣吖腆w粉末在液體的分散度，提高回收率。表面活性劑的添加能夠增加粉末的親水性，提高磁性粉末的回收純度。濕式磁選能通過純物理的方法分離磁性粉末和非磁性粉末，而溶液回流可以解決整套工業(yè)耗水量大的缺點，提高水資源利用率。整套工藝無需化學添加劑，無額外產(chǎn)物產(chǎn)生，對環(huán)境友好，流程少，操作簡單，回收效率高，有利于工業(yè)應(yīng)用實踐。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。