鉛酸電池拆解工藝和設(shè)備研究現(xiàn)狀

龐海峰,丁文捷,李宏燕,張佃平

(寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,寧夏 銀川 750021)

鉛酸電池是目前應(yīng)用較廣泛的一種電池,相比于其他類型電池,鉛酸電池的性能穩(wěn)定、安全可靠、成本低,且能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下的使用要求[1]。如圖1 所示,在2018 年全球鉛酸電池產(chǎn)量升至42 419 萬kV·Ah 的背景下,我國(guó)鉛酸電池年產(chǎn)量占全球年產(chǎn)量的45%[2],無論是在消費(fèi)端還是出口端,我國(guó)都占據(jù)著絕對(duì)地位。在各類鉛酸電池中,用于車輛的動(dòng)力型鉛酸電池占比最大,達(dá)到四成[2]。近十年來,我國(guó)鉛酸電池的使用量急劇增長(zhǎng)。廢舊鉛酸電池中的主要物質(zhì)是鉛和硫酸,其中,鉛極板的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%,硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,其他部分是塑料等配件[3]。

圖1 鉛酸電池的全球產(chǎn)量分布Fig.1 Global production distribution of lead-acid battery

我國(guó)的鉛儲(chǔ)量大約為1.6×107t,約占全球鉛儲(chǔ)量的20%。雖然我國(guó)總體鉛資源占比并不高,但我國(guó)的鉛制品出口卻占到了全世界的近一半。若不遏制這種趨勢(shì),我國(guó)的鉛資源會(huì)逐漸枯竭[4]。從調(diào)查數(shù)據(jù)來看,再生鉛約占全世界鉛資源總量的一半左右,礦產(chǎn)鉛的占比在逐步減少[5]。我國(guó)再生鉛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不如歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,如歐美精鉛產(chǎn)量的60%以上來自于再生鉛,而我國(guó)不到30%[6]。

研究相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,礦產(chǎn)鉛的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于回收再生鉛[7]。廢舊鉛的回收再生,既能保護(hù)環(huán)境,降低鉛的生產(chǎn)成本,又有利于形成一種資源環(huán)境友好型的循環(huán)生產(chǎn)模式。我國(guó)的廢舊鉛酸電池回收產(chǎn)業(yè)目前處于起步階段,回收技術(shù)和回收工藝還不夠成熟。國(guó)外大多采用破碎再分選的回收方式,技術(shù)體系相對(duì)比較成熟;而國(guó)內(nèi)大多采用先拆解再分類的回收方式。目前,一些主流的拆解工藝是,將拆解后的廢舊鉛酸電池分解為酸液、鉛板集群組、塑料外殼和極柱金屬碎塊等;主流的拆解設(shè)備主要涉及盤型鋸鋸切、條形鋸鋸切和剪切等拆解方式。本文作者將從鉛酸電池的拆解工藝和拆解設(shè)備兩方面進(jìn)行闡述。

1 鉛酸電池的拆解工藝

1.1 精細(xì)拆解工藝

廢舊鉛酸電池除了含量較高的鉛以外,還有塑料、電解液及部分有色金屬等可回收利用,破碎分選工藝通過拆解將各部分歸類回收。鉛酸電池由密度接近的鉛銻合金與鉛鈣合金、電解液、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)與聚氯乙烯(PVC)等組成。當(dāng)前的廢舊鉛酸電池拆分工藝都采用“先混再分”的方式分選,這種分選方式存在分離不徹底的問題。如電池中構(gòu)成極柱的鉛銻合金與構(gòu)成鉛板的鉛鈣合金并不能夠?qū)崿F(xiàn)完全分離,其他拆分物也存在分離不徹底的問題[8]。

鉛酸電池的拆解系統(tǒng)由不同的單個(gè)子系統(tǒng)組成,每個(gè)子系統(tǒng)拆解得到不同的物料。拆解系統(tǒng)還必須優(yōu)化時(shí)間、成本、收益等因素,使生產(chǎn)收益、環(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)成本等達(dá)到最佳。鉛酸電池的整個(gè)塑料外殼密封連接,電池內(nèi)部通過匯流條連接上下兩部分,上部分由上端蓋和極柱構(gòu)成,下部分由鉛板和塑料隔板構(gòu)成。由于上下兩部分中的金屬物質(zhì)含量不同,拆解時(shí)須從匯流條處切割,將所含金屬分離。廢舊鉛酸電池從匯流條處切割后,可將酸液倒出進(jìn)行回收處理,對(duì)下半部分鉛板采用振動(dòng)的方式進(jìn)行分離。針對(duì)現(xiàn)有拆解分選工藝的不足,提出精細(xì)拆解工藝過程框架[8]。

精細(xì)化拆解工藝采用X 射線測(cè)量的方式,確定匯流條在電池中的相對(duì)位置,然后調(diào)節(jié)刀片的相對(duì)位置,使刀片在切割時(shí)能夠?qū)R流條精準(zhǔn)切割[9]。切分后的電池上半部分主要是塑料外殼、極柱和匯流條,下半部分主要是塑料外殼和鉛板。通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),將下半部分鉛酸電池中的酸液排出,根據(jù)各分離物料質(zhì)量密度的不同,進(jìn)一步分離。

精細(xì)化拆解工藝中,切割分離會(huì)使塑料外殼與鉛板上脫落的鉛粉混在一起;水力分選和漂洗分選處理工藝中,廢水會(huì)造成鉛等重金屬污染。該工藝過程僅實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化回收,并未達(dá)到自動(dòng)化和數(shù)字化生產(chǎn)的技術(shù)水平,因此還有較大的提升空間。

1.2 切割、翻轉(zhuǎn)與振動(dòng)分離工藝

切割分離工藝是采用X 光機(jī)測(cè)定匯流條的位置信息,刀片升降裝置收到相關(guān)信息后,通過液壓缸調(diào)節(jié)刀片,保證在切割過程中能將匯流條完全切除。通過側(cè)面和頂部的夾緊裝置將鉛酸電池固定,由送料裝置將鉛酸電池輸送至切割位置,進(jìn)行切割分離。切割后的上蓋進(jìn)入切割物料收集裝置做后續(xù)處理;切割上蓋后的鉛酸電池進(jìn)行翻轉(zhuǎn)放酸處理,翻轉(zhuǎn)后槽體開口朝下,將鉛酸電池中的酸液全部排入酸液收集槽中。放完酸后,進(jìn)行塑料槽體與鉛板之間的分離,通過振動(dòng)分離設(shè)備的振動(dòng)作用,使槽體與鉛板之間的連接松動(dòng),以便進(jìn)行分離,分離后的鉛板與塑料外殼進(jìn)入物料收集槽中,進(jìn)行下一步處理。在切割設(shè)備上方均設(shè)有廢氣收集裝置,對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集處理,不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生氣體污染。在排酸過程中產(chǎn)生的硫酸霧也需進(jìn)行收集、脫硫處理,生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后循環(huán)使用,采用可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)精準(zhǔn)控制[10]。工藝流程圖如圖2 所示。

圖2 切割翻轉(zhuǎn)振動(dòng)工藝流程圖Fig.2 Process flow chart of cutting and flipping vibration

該切割分選工藝與傳統(tǒng)的破碎分選工藝相比,解決了鉛銻合金與鉛鈣合金分離難、鉛膏雜質(zhì)較多的問題,減少了固體廢物污染,提高了廢舊鉛酸電池的資源利用率和拆解收益。這種回收工藝相較于其他工藝,技術(shù)改進(jìn)不多,在技術(shù)上存在很多不足,如采用切割后進(jìn)行放酸處理的方法,在反轉(zhuǎn)過程中酸液飛濺,會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕破壞,且對(duì)切割刀具材料的選用也有較高的要求。如果設(shè)備整體采用耐酸耐腐蝕的材料,無疑會(huì)增加生產(chǎn)成本。由此可見,該工藝還不夠完善,不能精準(zhǔn)有效地細(xì)分廢舊鉛酸電池的組成物質(zhì),進(jìn)行高效的回收利用。

1.3 預(yù)處理工藝

談大偉[11]提出的廢舊鉛酸電池預(yù)處理工藝中,將廢舊鉛酸電池的整個(gè)回收分為兩大步:第一步是上料;第二步是鋸切分離。第一步的主要功能是通過輸送帶將回收處理的廢舊鉛酸電池輸送到處理的位置,然后測(cè)定鋸切位置;第二步的主要功能是將廢舊鉛酸電池進(jìn)行鋸切分離,將鋸切后的各類物料進(jìn)行分類回收。

主要的工藝流程是先將處理的廢舊鉛酸電池整齊碼放在上料位置;再通過機(jī)械手抓取到輸送帶上,在輸送過程中,由X 成像設(shè)備獲取鉛酸電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像信息[12],經(jīng)過圖像處理,獲取電池的切割點(diǎn)。通過輸送帶,將處理的廢舊鉛酸電池送入鋸床,進(jìn)行鋸切。從匯流條處將電池拆分為兩部分,上部分主要是上端蓋和極柱,下部分主要是鉛板和塑料外殼。對(duì)拆分后的下半部分進(jìn)行翻轉(zhuǎn)振動(dòng)處理,鉛板與塑料外殼分離。下方設(shè)置有篩網(wǎng),廢酸液通過篩網(wǎng)流入下方的酸液收集槽中,經(jīng)過初步分離,得到塑料殼體、廢酸液、極柱和鉛板等。

分離后的上端蓋部分也含有少量酸液和鉛泥雜質(zhì),在進(jìn)行后續(xù)的破碎處理時(shí),需先將上端蓋的酸液和鉛泥沖洗掉。然后,對(duì)上端蓋進(jìn)行初步破碎水力分離,分離后的沉積物還含有少量塑料,需要進(jìn)行二次分離,以實(shí)現(xiàn)上端蓋塑料與極柱金屬物質(zhì)的完全分離。下半部分的塑料槽體與鉛板在破碎處理前,也需進(jìn)行殘留酸液和鉛泥的清洗處理。通過多級(jí)破碎振動(dòng)的方式,篩分為鉛泥、塑料[材料為PE、PP、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)等]及鉛鈣合金[13]。

該工藝通過鋸切的“四分”(上蓋部分、槽體部分、鉛板部分和稀硫酸部分),進(jìn)一步細(xì)破碎、細(xì)分選,分別得到純凈的鉛鈣合金和鉛銻合金。這種物理切割法的特點(diǎn)是有效分離鉛鈣合金和鉛銻合金,便于后續(xù)對(duì)不同的合金物質(zhì)進(jìn)行分別提煉,避免提煉過程導(dǎo)致的金屬物質(zhì)廢棄,提高廢舊鉛酸電池中金屬的回收利用率。因?yàn)楦魑镔|(zhì)的分離比較徹底,提煉時(shí),就能減少?gòu)U煙、廢氣等污染物的產(chǎn)生。該工藝的缺點(diǎn)是:①并未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn),還需人工上料;②切割前并未進(jìn)行放酸處理,會(huì)對(duì)切割設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕;③采用沖洗方式,會(huì)產(chǎn)生大量的廢水,對(duì)廢水進(jìn)行無害化處理,會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加;若不處理,會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染,與國(guó)外類似的破碎沖洗分選工藝相比,并沒有較大的技術(shù)改進(jìn)。

1.4 水力破碎分選(CX)技術(shù)

CX 技術(shù)[14]是意大利有色金屬冶煉公司研發(fā)的,方法主要是將回收的鉛酸電池集中堆放,進(jìn)行破碎處理,破碎后,所有碎片進(jìn)行一級(jí)水力分選。根據(jù)破碎后物料密度的不同,主要分選為兩大類:一類是密度較大的金屬類分離物;另一類是塑料和鉛泥等混合物,還需進(jìn)一步分離。利用振動(dòng)篩分的方式,將一級(jí)分離的混合物分選為鉛泥和有機(jī)物,使用步進(jìn)式除膏機(jī)分離出鉛膏,對(duì)有機(jī)物進(jìn)行二級(jí)水力分選,分選出塑料和隔板。CX 技術(shù)會(huì)造成污染,如水洗后的污水含有重金屬,直接排放會(huì)造成環(huán)境污染。對(duì)污水進(jìn)行凈化處理時(shí),會(huì)提高整體生產(chǎn)成本。CX 技術(shù)工藝流程圖見圖3[15]。

圖3 水力分選系統(tǒng)流程圖Fig.3 Flow chart of hydraulic separation system

CX 回收工藝存在一定的缺陷:在一級(jí)水力分選時(shí),鉛銻、鉛鈣合金混合物因密度、粒度接近而無法進(jìn)一步分離,只能進(jìn)行混合熔煉?；旌先蹮挄?huì)提煉出一部分鉛錠,但也會(huì)產(chǎn)生大量的鉛渣,在混合的過程中,鉛銻合金與鉛鈣合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成銻酸鈣、硒酸鈣等物質(zhì),會(huì)造成銻、硒等金屬的浪費(fèi)。步進(jìn)式除膏機(jī)刮出的鉛膏混有外殼塑料、外殼灰塵泥土和其他雜質(zhì),只能通過火法冶煉,由此產(chǎn)生的廢棄鉛渣含有破碎的外殼、外殼泥土和火法冶煉時(shí)添加的還原鐵屑和助劑等化合物。一級(jí)水力分選時(shí)排出的廢水,含有鉛等重金屬物質(zhì),需要進(jìn)行處理,會(huì)使成本增加、收益降低。

2 廢舊鉛酸電池分拆設(shè)備

目前,國(guó)內(nèi)主流的廢舊鉛酸電池拆解設(shè)備以切割分離或鋸切式分離為主,較少采用國(guó)外的破碎分選技術(shù)。隨著廢舊鉛酸電池拆解技術(shù)的發(fā)展,目前主要的廢舊鉛酸電池拆解設(shè)備有:鉛酸電池刀切分離機(jī)、面向廢舊動(dòng)力鉛酸電池的自適應(yīng)拆解機(jī)構(gòu)、廢舊鉛酸電池破拆裝置和鋸切裝置等。這些設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)了廢舊鉛酸電池的機(jī)械化回收,但離自動(dòng)化和數(shù)字化回收還有很大的差距,需要進(jìn)一步的技術(shù)升級(jí),使廢舊鉛酸電池回收產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、智能化、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

2.1 鉛酸電池刀切分離機(jī)

刀切分離機(jī)包括4 個(gè)部分:夾緊裝置、送料裝置、鉛酸電池固定裝置以及刀片升移裝置。夾緊裝置與鉛酸電池固定裝置都使用氣缸驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)氣缸分別在端部安裝有壓板及導(dǎo)桿,通過雙導(dǎo)桿和氣缸組合的方式,替代雙導(dǎo)桿氣缸,采用此方法可以節(jié)省空間。夾緊裝置與送料裝置在動(dòng)作時(shí),位移速度與相對(duì)位置必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求,采用液壓缸作為驅(qū)動(dòng)裝置,具有反應(yīng)靈敏,便于控制的優(yōu)點(diǎn)。電池固定裝置、刀片升移裝置、送料裝置均安裝在底板上,為使刀片便于連接上蓋收集裝置,將刀片升移裝置與振動(dòng)分離裝置相連。夾緊裝置安裝在輥?zhàn)舆\(yùn)輸線的另一側(cè),與刀切分離機(jī)空腔相對(duì)應(yīng)。在輥?zhàn)舆\(yùn)輸線的端部安裝有側(cè)擋板,由輥?zhàn)舆\(yùn)輸線運(yùn)送來的鉛酸電池,通過側(cè)擋板?？吭诳涨慌c夾緊裝置中間[16]。

根據(jù)X 光機(jī)測(cè)得的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)刀片位置。輸送裝置將要切割的廢舊鉛酸電池運(yùn)來,由夾緊裝置送入預(yù)定的空腔位置,壓緊固定。此時(shí),下壓裝置中的氣缸開始運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過下壓裝置壓緊定位后,液壓缸將電池推送至刀片升降裝置處,進(jìn)行刀切。切割完成后,液壓缸繼續(xù)推送下槽體至振動(dòng)分離裝置,上蓋被收集至上蓋收集平臺(tái)。經(jīng)過一系列的動(dòng)作,最終刀切成上蓋和下槽體兩部分,并通過后續(xù)的振動(dòng)分離裝置,將下槽體進(jìn)行分離并分類回收。此過程全部采用液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè),使用PLC 系統(tǒng)對(duì)液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)鉛酸電池刀切分離機(jī)的全自動(dòng)化作業(yè),刀切分離機(jī)能夠達(dá)到逐步分離式回收預(yù)處理生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求。刀片升降裝置中,采用液壓升降刀片的方式調(diào)節(jié)切割高度,使刀切分離機(jī)可以對(duì)不同尺寸的廢舊鉛酸電池進(jìn)行切割[17]。

鉛酸電池刀切分離機(jī)克服了老舊刀切分離機(jī)切分工序不連貫、對(duì)切分物料進(jìn)行重復(fù)轉(zhuǎn)移的弊端,可對(duì)不同尺寸的鉛酸電池進(jìn)行切割,切割效率高、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定。該設(shè)備存在的問題是:拆解分割的過程不夠精細(xì)化,僅對(duì)鉛板、頂蓋和塑料外殼進(jìn)行粗略拆分,未進(jìn)行后續(xù)的分類回收處理。在設(shè)備中,刀片的提升和電池的壓緊都由氣缸推動(dòng),氣缸的工作壓力為0.4～0.6 MPa,輸出力和輸出力矩都不大,傳動(dòng)效率低;同時(shí),空氣可壓縮性大,較難實(shí)現(xiàn)精密控制。

2.2 變間距凸輪機(jī)構(gòu)

由鉛酸電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知,鉛鈣合金主要在鉛板部分,鉛銻合金主要在上端蓋的極柱部分。分離鉛板與塑料殼體時(shí),由于電池內(nèi)部的裝配關(guān)系,鉛板與殼體之間存在摩擦力,采用振動(dòng)和夾取的方式較難分離。首先,采用切割分離的方式,從匯流條處將廢舊鉛酸電池拆分;然后,通過視覺成像儀獲取拆分后下半部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,傳遞至自適應(yīng)拆解機(jī)構(gòu),自適應(yīng)拆解機(jī)構(gòu)根據(jù)獲取的信息自動(dòng)調(diào)節(jié)推桿間距,將鉛板與塑料槽體分離;最后,對(duì)拆分的各物料進(jìn)一步破碎分選,將各個(gè)組件分別分離成純凈鉛銻合金、純凈鉛鈣合金、干凈鉛膏、稀硫酸和塑料等組分[18]。

變間距凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠與動(dòng)力傳遞效率高等優(yōu)勢(shì)。自適應(yīng)拆解機(jī)構(gòu)可用于各種型號(hào)廢舊鉛酸電池的拆分,操作簡(jiǎn)便,使用范圍廣,提高了廢舊鉛酸電池的拆解效率。鉛板集群組與槽體之間存在裝配壓力,不易將鉛板隔膜與槽體分離,使用變間距凸輪機(jī)構(gòu)將鉛板集群組推出,可解決鉛板集群組與槽體分離困難的問題。此方法也存在一些不足:變間距凸輪機(jī)構(gòu)的推板尺寸是固定的,不同型號(hào)的電池槽體尺寸不同,槽體間隙過大,會(huì)使部分鉛板推不出來,槽體間隙過小,會(huì)使推板無法進(jìn)入槽體作業(yè)。該變間距凸輪機(jī)構(gòu)僅適用于固定型號(hào)的鉛酸電池,工作效率低,在實(shí)際生產(chǎn)中并不實(shí)用。

2.3 破拆單元關(guān)鍵技術(shù)及裝備

鉛酸電池破拆裝備主要由鉛酸電池的裝夾機(jī)構(gòu)和鋸切機(jī)構(gòu)兩大部分構(gòu)成。裝夾機(jī)構(gòu)由液壓缸提供動(dòng)力,通過液壓缸的驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)控制夾板來夾緊將要切割的廢舊鉛酸電池;在夾緊裝置的側(cè)面設(shè)有推板裝置,切割時(shí),將廢舊鉛酸電池的上下面切除,通過推板將鉛板從塑料殼體中推出,實(shí)現(xiàn)鉛板與塑料外殼的分離。鋸切部分由一臺(tái)三相電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過三角形支架固定在底座上,底座下方設(shè)置橫向和縱向的導(dǎo)軌裝置,由伺服電機(jī)和絲杠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的x、y方向進(jìn)給。通過V 形帶傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)鋸片旋轉(zhuǎn);夾持機(jī)構(gòu)與鋸切機(jī)構(gòu)相對(duì)放置,推動(dòng)切割機(jī)構(gòu)向夾持機(jī)構(gòu)方向運(yùn)動(dòng),進(jìn)行電池的切割[16]。

此破拆裝置減少了大量人力,降低了車間工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了廢舊鉛酸電池拆解的機(jī)械化強(qiáng)度,但并沒有解決上料自動(dòng)化的問題,需要人工進(jìn)行裝夾電池,效率低。裝夾過程的不連續(xù),會(huì)導(dǎo)致整個(gè)切割速度緩慢,降低切割效率。在切割過程中,鋸片的振動(dòng)幅度過大,會(huì)使電池外殼塑料碎片飛濺,具有一定的危險(xiǎn)。

2.4 廢舊鉛酸電池鋸切裝置

廢舊鉛酸電池鋸切裝置如圖4 所示。

圖4 廢舊鉛酸電池鋸切機(jī)床示意圖[11]Fig.4 Schematic diagram of spent lead-acid battery sawing machine[11]

在位置d 由夾具小車夾取將要切割的廢舊鉛酸電池,然后在水平方向上運(yùn)動(dòng)至a 位置,完成逆時(shí)針方向90°的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作后,進(jìn)行電池頂蓋的切除。在a 位置下方設(shè)有上蓋收集裝置,完成上蓋切除工序。夾具小車在水平方向上開始回程運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到b 位置時(shí),夾具小車完成順時(shí)針方向180°的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作,繼續(xù)在水平方向上運(yùn)動(dòng)到c 位置,此時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)撞桿敲擊夾具,使塑料殼體中的鉛板分離出來。在位置c 處設(shè)有鉛板收集裝置,完成鉛板與塑料殼體的分離后,夾具小車?yán)^續(xù)運(yùn)動(dòng)到d 位置,將塑料殼體排入下方的收集裝置中,此時(shí)夾具小車需要逆時(shí)針翻轉(zhuǎn)90°調(diào)整到初始位置,以便進(jìn)行下一次的電池裝夾。在整個(gè)鋸切過程中,電池的夾緊由氣缸作為驅(qū)動(dòng)件完成,夾具小車在水平方向的運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),夾具小車的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成,鋸切過程中帶鋸位置的調(diào)整由液壓缸驅(qū)動(dòng)完成,最終將廢舊鉛酸電池拆分為上蓋、鉛板和塑料殼體等3 大部分[11]。

這種切割機(jī)床可實(shí)現(xiàn)流水線的全自動(dòng)化,節(jié)省人工成本,滿足廢舊鉛酸電池專用鋸床的基本要求,使廢舊鉛酸電池的拆解達(dá)到機(jī)械化水準(zhǔn)。不足之處在于:電池上料仍需人工將電池放到裝夾平臺(tái)上,使整個(gè)切割的效率降低;將頂蓋切除后,電池塑料外殼的支撐硬度不夠,會(huì)出現(xiàn)變形的情況。如果夾緊力過大,可能會(huì)使電池彈出裝夾裝置;如果夾緊力過小,下一工序時(shí)可能會(huì)發(fā)生電池從裝夾裝置脫落的情況。

3 結(jié)論與展望

上述幾種設(shè)備主要解決了鉛酸電池拆解過程中出現(xiàn)的某一方面的問題。相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)外的廢舊鉛酸電池切割工藝而言,工藝還不夠完善,不能將各類金屬有效回收,都有很大的改進(jìn)空間。部分工藝設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn),且生產(chǎn)成本過高;部分生產(chǎn)工藝還會(huì)產(chǎn)生再污染,如用水沖洗等方式會(huì)產(chǎn)生大量被污染的廢水,直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害,進(jìn)行凈化處理又會(huì)增加生產(chǎn)成本?？傮w而言,目前各類廢舊鉛酸電池的回收工藝還不夠完善,有待改進(jìn)和提高。

目前,我國(guó)廢舊鉛酸電池回收行業(yè)的工藝水平總體而言還有待提高,技術(shù)裝備水平低、金屬回收率低且能耗高,廢舊鉛酸電池的回收處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。工廠回收的廢舊鉛酸電池來源于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,型號(hào)、種類繁多,對(duì)于建立廢舊鉛酸電池的回收體系提出了挑戰(zhàn)。廢舊電池需要采用更先進(jìn)的技術(shù)支撐體系來實(shí)現(xiàn)拆解工藝,真正做到回收的清潔環(huán)保、精細(xì)高效,最終實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化拆解回收。