张凌宇 毕业设计-废电池分选设备的设计(方形电池筛分与装箱机构)

第一章概述妥善处理废旧电池及有机固化物，利国利民，势在必行！废电池分选设备是一种将各种混杂的废电池进行机械分类并装入不同包装容器的机器。

现在回收的废电池中混杂各种电池，例如：钮扣电池、普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、氢镍电池、镉镍电池、锂离子电池，形状有圆形扁平装、圆形柱状、长方形等不同形状，同时含有各种不同生活垃圾，例如：废纸、废塑料、口香糖等。

通过了解不同电池的结构、成份等特点，参考现有国内外专利和上一届学生的毕业设计等资料（上一届学生的毕业设计设计了圆柱电池的筛分设备，吹风除杂设备），确定最终废电池分选设备的设计（方形电池筛分与装箱机构）设计方案。

目前，有些环保专家提出自然环境容量很大，废电池混同生活垃圾处理不会造成对环境的污染，不需要将其从垃圾中分选出来。

其实这是有条件的，其一电池不含汞及其他的重金属或者含量及低；其二生活垃圾处理与处置技术到达一定高的水平，保证垃圾处理过程中不会造成二次污染。

但是这两个条件在我国现阶段都还不能满足。

我国现电池生产厂家有1000多个，在中国电池工业协会注册的只有300多家，其他的大部分是自生自灭的小厂，生产的也大多是低劣产品。

通过检测，电池的含汞量参差不齐，有的非常好，小于百万分之一，符合无汞电池的要求；而有些电池的含汞量非常高，甚至达到了电池质量的0.5%；……它高于低汞电池标准的20倍，高于无汞电池标准的一万倍，它属于高汞电池。

尽管我国已经出台了一些有关电池生产的相关标准，即自2002年1月1日起国家已经明令禁止汞含量大于电池质量的0.025%的电池的生产和销售；自2005年1月1日起，禁止在国内生产汞含量大于电池质量0.0001%的碱性锌锰电池；自2006年1月1日起，禁止在国内经销汞含量大于电池质量0.0001%的碱性锌锰电池。

我国垃圾处理技术虽然在近几年取得了长足的进步，但是同发达国家的处理技术相比差距还很大，尤其是处理过程中的二次污染问题还很严重，如垃圾焚烧过程中的尾气处理问题，垃圾填埋过程的防渗问题。

由于种种原因这些问题都还比较突出，废电池混同生活垃圾一同处理必将加剧对环境的污染。

目前，随着工业技术的发展和人们生活水平的提高，人们的生活越来越依赖于电池的应用。

据统计，我国1999年生产电池140亿只，与1998年持平，人均消耗电池3.8只。

然而人们在享受电池给生活、生产带来的便利的同时，不得不面对这样一个严峻的事实，即废旧电池中含有大量的有毒有害物质如Cd、Mn、Zn、Cu及废酸废碱和少量的Hg等。

这些物质若不经安全处理处置直接进入环境，将对生态环境和人体健康造成严重威胁，同时这无疑是一种资源的巨大浪费。

现在，从事环保工作的研究者们普遍关注的是对废电池的回收管理法规和资源化利用及安全处置技术等领域的问题，并在此方面做了深入的研究，取得了可喜的成绩。

但却忽略了这样一个事实，当前我国还没有具体的废电池管理办法和可操作的管理法规实施细则，再加上居民普遍环保意识不高，废电池的收集、运输、储存、处理的基础设施又不完善等，导致大量废电池进入生活垃圾，为生活垃圾的“三化”处理（减量化、无害化、资源化）增加了难度。

所以，如何将混在垃圾中的废电池分选出来进行资源化利用和安全处置就成了从事环保工作的研究者们的当务之急。

我国对生活垃圾处理的主要模式有堆肥、卫生填埋、焚烧。

若进行堆肥的垃圾中混有废电池可能将严重影响堆肥的质量；若含有废电池的垃圾进行焚烧处理，由于废电池中的重金属汞、镉、锌等沸点都较低（汞为357℃、镉为765℃、锌为907℃），高温时，易气化挥发，部分重金属物在焚烧炉膛内反应生成其氯化物、氧化物或是硫化物、比原金属元素更易气化挥发。

这些重金属及其化合物将通过烟囱进入大气造成土壤污染和大气污染，部分金属进入炉灰，处理难度将进一步加大；如废电池随垃圾进入卫生填埋场，电池中的有害成分可能迁移到渗滤液中增加渗滤液的处理难度，同时还可能造成对地下水和土壤的污染。

由此可见废电池随生活垃圾一起处理处置潜在危害极大，在对生活垃圾进行处理前必须将其中的废电池分选出来。

随着我国新能源战略推进和环保要求的提升，绿色环保的锂电池组合镍氢电池组越来越多地替换传统能源产品，称为新能源产品的主力军。

电池组对每一个单体电池的技术参数（包括电池容量、内阻、电压等技术参数）的一致性有着非常严格的要求，它是保证电池组整体质量和使用寿命的关键技术，被列为电池组生产过程的关键工序。

电池分选就是将上述技术参数在规定范围内的近似的单体电池分选出来。

目前，国内电池厂普遍采用人工统计、手工拣选的操作方法进行分选，生产效率低而且出错率高，无法保证分选的准确性。

国外和国内一些大型电池企业一直尝试采用机械手的电池自动分选设备，这种自动化生产设备具有很高的技术含量和制造成本，机械手频繁快速移动，将当前分类电池从电池直至托盘中取出放到各个收集区，从根本上解决了人为误操作的质量隐患。

尽管这种设备的机械手移动速度很快，但是由于机械手数量十分有限，所以机械手分选机生产效率并不高。

为了提高分选机的分选速度，一些电池自动分选设备采用矩阵式排列机械手多并联机械手以及多工位、多托盘同步进行分选的强化措施，但是最快速度只能达到60~90个/min，这也只是一个最佳的理论速度。

由于这种设备造价很高，所以限制了在电池行业的产业化推广。

由于废旧电池在城市生活垃圾中的含量（质量比）通常小于1％，种类繁多，物理特性各不相同，且部分废旧电池体积小不易识别，完全依靠人工分选难度大，分选效率低。

可根据废旧电池组分的磁性和导电性将磁力分选、涡流分选同人工分选有机结合起来，形成不同分选模式。

根据废旧电池组分磁化率的大小，可将废旧电池分为铁磁性废电池、顺磁性废旧电池和反磁性废旧电池。

铁磁性废旧电池，在外电场作用下能迅速达到饱和，磁化率大于零，并与外磁场强度成复杂的函数关系，离开磁场后有剩磁；顺磁性废旧电池，磁化率大于零，在外磁场作用下表现出较弱的磁性，磁化强度和外磁场强度成线性关系；反磁性废旧电池，磁化率小于零，在外加磁场作用下，逆磁场磁化，使磁场减弱。

由垃圾中废旧电池的组分可知，大部分都含金属铁和镍，且含量较大，故可通过磁力分选将这部分废旧电池从垃圾中分离出来。

同时可利用废旧电池组分的金属导电性进行涡流分选。

第二章废电池回收文献综述2.1 废旧电池回收现状及现有技术目前，有些环保专家提出自然环境容量很大，废电池混同生活垃圾处理不会造成对环境的污染，不需要将其从垃圾中分选出来。

其实这是有条件的，其一电池不含汞及其他的重金属或者含量及低；其二生活垃圾处理与处置技术到达一定高的水平，保证垃圾处理过程中不会造成二次污染。

但是这两个条件在我国现阶段都还不能满足。

我国现电池生产厂家有1000多个，在中国电池工业协会注册的只有300多家，其他的大部分是自生自灭的小厂，生产的也大多是低劣产品。

通过检测，电池的含汞量参差不齐，有的非常好，小于百万分之一，符合无汞电池的要求；而有些电池的含汞量非常高，甚至达到了电池质量的0.5%；它高于低汞电池标准的20倍，高于无汞电池标准的一万倍，它属于高汞电池。

尽管我国已经出台了一些有关电池生产的相关标准，即自2002年1月1日起国家已经明令禁止汞含量大于电池质量的0.025%的电池的生产和销售；自2005年1月1日起，禁止在国内生产汞含量大于电池质量0.0001%的碱性锌锰电池；自2006年1月1日起，禁止在国内经销汞含量大于电池质量0.0001%的碱性锌锰电池。

我国垃圾处理技术虽然在近几年取得了长足的进步，但是同发达国家的处理技术相比差距还很大，尤其是处理过程中的二次污染问题还很严重，如垃圾焚烧过程中的尾气处理问题，垃圾填埋过程的防渗问题。

由于种种原因这些问题都还比较突出，废电池混同生活垃圾一同处理必将加剧对环境的污染。

目前，随着工业技术的发展和人们生活水平的提高，人们的生活越来越依赖于电池的应用。

据统计，我国1999年生产电池140亿只，与1998年持平，人均消耗电池3.8只。

然而人们在享受电池给生活、生产带来的便利的同时，不得不面对这样一个严峻的事实，即废旧电池中含有大量的有毒有害物质如Cd、Mn、Zn、Cu及废酸废碱和少量的Hg等，详见表1。

这些物质若不经安全处理处置直接进入环境，将对生态环境和人体健康造成严重威胁，同时这无疑是一种资源的巨大浪费。

现在，从事环保工作的研究者们普遍关注的是对废电池的回收管理法规和资源化利用及安全处置技术等领域的问题，并在此方面做了深入的研究，取得了可喜的成绩。

但却忽略了这样一个事实，当前我国还没有具体的废电池管理办法和可操作的管理法规实施细则，再加上居民普遍环保意识不高，废电池的收集、运输、储存、处理的基础设施又不完善等，导致大量废电池进入生活垃圾，为生活垃圾的“三化”处理（减量化、无害化、资源化）增加了难度。

所以，如何将混在垃圾中的废电池分选出来进行资源化利用和安全处置就成了从事环保工作的研究者们的当务之急。

我国对生活垃圾处理的主要模式有堆肥、卫生填埋、焚烧。

若进行堆肥的垃圾中混有废电池可能将严重影响堆肥的质量；若含有废电池的垃圾进行焚烧处理，由于废电池中的重金属汞、镉、锌等沸点都较低（汞为357℃、镉为765℃、锌为907℃），高温时，易气化挥发，部分重金属物在焚烧炉膛内反应生成其氯化物、氧化物或是硫化物、比原金属元素更易气化挥发。

这些重金属及其化合物将通过烟囱进入大气造成土壤污染和大气污染，部分金属进入炉灰，处理难度将进一步加大；如废电池随垃圾进入卫生填埋场，电池中的有害成分可能迁移到渗滤液中增加渗滤液的处理难度，同时还可能造成对地下水和土壤的污染。

由此可见废电池随生活垃圾一起处理处置潜在危害极大，在对生活垃圾进行处理前必须将其中的废电池分选出来。

随着我国新能源战略推进和环保要求的提升，绿色环保的锂电池组合镍氢电池组越来越多地替换传统能源产品，称为新能源产品的主力军。

电池组对每一个单体电池的技术参数（包括电池容量、内阻、电压等技术参数）的一致性有着非常严格的要求，它是保证电池组整体质量和使用寿命的关键技术，被列为电池组生产过程的关键工序。

电池分选就是将上述技术参数在规定范围内的近似的单体电池分选出来。

目前，国内电池厂普遍采用人工统计、手工拣选的操作方法进行分选，生产效率低而且出错率高，无法保证分选的准确性。

国外和国内一些大型电池企业一直尝试采用机械手的电池自动分选设备，这种自动化生产设备具有很高的技术含量和制造成本，机械手频繁快速移动，将当前分类电池从电池直至托盘中取出放到各个收集区，从根本上解决了人为误操作的质量隐患。

尽管这种设备的机械手移动速度很快，但是由于机械手数量十分有限，所以机械手分选机生产效率并不高。

为了提高分选机的分选速度，一些电池自动分选设备采用矩阵式排列机械手多并联机械手以及多工位、多托盘同步进行分选的强化措施，但是最快速度只能达到60~-90个/min，这也只是一个最佳的理论速度。