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1、第一章 前言电池作为一种常见的日用品深入到我们的生活。然而，在方便人们生活的同时也给人们带来了烦恼。使用过的废弃电池中含有很多有害物质，如果不能够好好处理的话，就会污染环境危害人们健康。可是目前还没有好的处理电池的方法，尤其是我国，在关注废电池方面行动有些晚。还没有完整的电池回收处理的标准。目前查询的国内文献资料中，只有关于废电池拆解的设备，但是还缺少废电池分选设备，如果没有分选设备会影响处理废电池的效率。因此设计废电池分选设备是必要的。第二章 文献综述2.1电池的危害电池的种类繁多，按照使用次数可以分为：一次性电池和充电电池。根据材料，可分为：锌锰电池、碱锰电池、锂电池、镍电池、燃料电池及太
2、阳能电池等。根据用途可分为：一般电池、车载电池、手机电池等。现在大家都说的废电池已经达到低汞和无汞化，即一只电池没有污染了，可以不用回收,随生活垃圾丢掉了，其实，这是由于废电池回收后在我国没有得到有效的处理的无奈之策。但是，现在废电池都是集中起来通过生活垃圾进入了填埋场，例如：北京市年消费电池近5000吨，但每年回收不足200吨，意味着95%以上的废电池进入了填埋场，北京市现有9个卫生填埋场，部分野坑，每个填埋场可能有几十万、几百万，甚至更多的废电池，在垃圾填埋场的条件下，一旦电池壳体破裂，电池中锌、锰等金属污染水源、土壤，最终通过食物链进入生态环境，将造成不可预计的危害；另外，数据统计表明：
3、2005年我国年生产各种电池346亿只，其中我国年消费140余亿只。跟据实际统计：一只普通锌锰干电池(平均值)：含锌：22%、锰：26%、碳：8%、铁：17%等；一只碱性锌锰干电池(平均值)：含锌：16%、锰：35%、碳：4.5%、铁：20%等，我国每年消费普通锌锰及碱性锌锰干电池电池140亿只，折合重量20多万吨！我国每年废电池白白浪费仅锌一项达4万多吨！如果每个人都珍视废电池，我国每年仅节约“锌”可少开采2座中型矿山！废电池中浪费的资源是永远不可再生的一次资源，我国现在锌矿资源储量达2500万余吨，但我们每年开采300万余吨，意味着8年后我们可能再也没有锌矿可以开采了。所以，从某种意义上说
4、，类似废电池这样的问题，可以说关乎国家的生死存亡：传统的生产模式下造成了大量的浪费并可能产生一系列问题，国家现在大力倡导循环经济，建立和谐社会，这也是大势所趋。含汞、含镉、含铅的这类电池有很多可以回收利用的金属元素，如果能加以利用不仅起到了环保的作用，还节省了资源。我国干电池生产年消耗锌，约为年锌总产量的15%左右。另外有资料显示废电池中有用的资源可占到90%以上.。如果能加以利用，其资源价值十分可观。1.2当前电池回收状况1.2.1国外回收旧电池的状况国外一些发达国家在回收处理废电池方面已经进行了一系列积极的探索，并积累了不少好的经验。 美国、日本、欧盟等地区未把群众日常生活使用的普通干电池
5、作为危险废物对待，也没有强制单独收集处理普通干电池的法律。少数发达国家的电池（子）工业协会、个别城市曾经组织过普通干电池收集活动，现在开展这类活动的地方已经很少了。日本、瑞士各有1个废电池再利用工厂，原来主要处理含汞普通废电池，现在则主要处理可充电电池。由于废电池总量较小，设施的生产能力有一部分闲置。德国把收集上来的废电池放置在废弃的矿坑中。 在电池管理政策上，发达国家的政策可以概括为两类。 第一类是针对普通干电池的。政府要求制造商逐步降低电池中的汞含量，最终禁止向电池中添加汞。这项要求是淘汰所有含汞产品、工艺（如以汞为触媒）的一部分，而不仅仅针对电池行业。现在，几乎所有的发达国家都禁止向电池
6、中添加汞。对于报废的普通干电池，没有强制单独收集处理。如果某个城市或企业自愿单独收集处理（或利用），国家既不鼓励也不限制。 第二类政策是针对可充电电池的。通过立法要求制造商逐步淘汰含镉电池。目前，镍氢电池、锂电池正在逐步取代镍镉电池。一些国家的电子制造商协会开展了可充电电池回收利用工作，效果也比较显著。这主要是因为可充电电池总消耗量相对较少（与普通干电池相比）；应用范围较小，容易通过以旧换新的方式收集；回收价值较高。这类废电池收集是比较容易的。 据环保专家介绍，为加强对废电池的回收管理，德国实施了废电池回收管理新规定。规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站
7、回收，商店和废品回收站必须无条件接受废电池，并转送处理厂家进行回收处理。同时，他们还对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度，即消费者购买每节电池中含有一定的押金，当消费者拿着废旧电池来换时，价格中可以自动扣除押金。另外，有的国家还制定了一些相关的政策。比如美国、日本废旧电池回收后交到企业处理，每处理一吨政府给予一定补贴；韩国生产电池的厂家，每生产一吨要交一定数量的保证金，用于回收者、处理者的费用，并指定专门的工厂进行处理。还有的国家对电池生产企业征收环境治理税或对废旧电池处理企业进行减免税等。1.2.2国内废电池回收状况法律法规方面：我国有关政府管理部门对废电池问题非常重视。国家环保总局等9
8、部委于1997年出台的关于限制电池中含汞量的规定中要求：自2001年1月1日起，禁止在国内生产汞含量大于电池总重量0.025%的电池；自2001年1月1日起，凡进入国内市场销售的国内、外电池产品（含与用电器配套的电池），在单体电池上均需标注汞含量（例如：“低汞”或“无汞”）字样，未标注汞含量的电池不准进入市场销售。自2002年起，禁止在国内经销汞含量大于0.025%的电池。自2005年1月1日起，禁止在国内生产汞含量大于电池总重量0.0001%（1ppM）的碱锰电池；自2006年1月1日起，禁止在国内经销汞含量大于0.0001%的碱锰电池。2003年国家环保总局等五部委颁布的废电池污染防治技术
9、政策中要求：各级人民政府应制定鼓励性经济政策等措施，加快符合环境保护要求的废电池分类收集、贮存、资源再生及处理处置体系和设施建设，推动废电池污染防治工作。同时规定：废一次电池的回收,应由回收责任单位审慎地开展。目前,在缺乏有效回收的技术经济条件下，不鼓励集中收集已达到国家低汞或无汞要求的废一次电池。1.3目前电池处理的方法工业回收方法：国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：固化深埋、存放于废矿井、回收利用。1 固化深埋、存放于废矿井如法国一家工厂就从中提取镍和镉，再将镍用于炼钢，镉则重新用于生产电池。 其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，但这种做法不仅花费太大而且还造成浪费
10、，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。2 回收利用（1） 热处理瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过，热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。（2） “湿处理”马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，
11、各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。（3） 真空热处理法德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。这种加工一吨废电池的成本不到1500马克。（4） 人工拆解
12、我国有些地区采用人工拆解来得到电池中的有用物质。这种方法对工人的健康又很大影响，所以不应提倡。第三章 废电池分选设备的方案分析与设计3.1 废电池分选设备的功能原理分析机构分析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方法。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等资料，确定设计方案，并可指导加工成产品。根据任务需求，要将回收后的电池进行分拣
13、。将目前满足拆解条件的电池分检出来（目前的条件可拆解圆柱锌锰电池）等待下一步的加工，不满足条件的电池进行封装保存。所以，本系统的主要功能有四个：1. 除杂，除去废电池中混杂的杂质。（其中杂质包括生活垃圾，纽扣电池，方形电池，锂离子电池）2. 分型号，为便于以后的加工，需要把电池的大小型号分开，目前回收的电池中主要以分选1号5号7号圆柱电池为主。3. 分类型，由于圆柱电池的成分不同，所以组成结构不同，需要分开拆解。本设计需要区分普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、氢镍电池、镉镍电池。前两种电池为一次电池，后两种电池是可充电电池。4. 装箱，把分好类的电池装箱，等待下一步的加工。 图3.1 分选装置流
14、程图根据需求，主要的步骤如下：1.使电池从料斗中漏下，且控制相应的速度。2.将电池还有杂质区分开，杂志除去，电池回收起来。3.通过筛选使手机电池和纽扣电池从电池的总体中分离出来。手机电池及纽扣电池分开储存，剩余部分传送到下一个单元。4.通过筛选使方形的电池从电池中分离出来并且储存。5.通过传送带使电池传送到下一个工序，且排队。6.把圆柱电池按尺寸型号分开，主要分为1号5号7号电池。7.按电池的成分把同尺寸电池分类。目前要分的种类有如下几类：普通锌皮锌锰电池、普通铁皮锌锰电池、普通铁皮碱性锌锰电池、氢镍电池、镉镍电池。（重要步骤）8.把分好类的电池装箱。 3.2目标、规格、主要技术性能分选设备每
15、次分选30kg电池，每天达到分选1吨电池的目的。设计主要采用机械装置，需要用到单片机控制，工作时需要人工看管。第四章 除杂机构设计除杂机构用于去除废电池中的垃圾，并控制电池的流量。根据统计，这些垃圾以废纸、废塑料为主，所以可以设计吹风机构去除。将电池从料斗中漏下的过程中，在旁侧加风机，控制风力大小祛除碎纸塑料等杂质。如图3.1，为控制流量，仿照播种机的原理，在漏斗口处安放特制的大齿轮，用齿轮的齿槽携带电池从漏斗上漏下。这样控制齿轮转速就能控制电池流量。 图4.1 吹风机构 4.1制定参数根据处理电池的质量为30kg。所以可定漏斗长宽高分别为600mm400mm320mm ，漏斗材料采用45钢。经过优化，把控制流量的大齿轮改为大滚筒，以便适应漏斗尺寸和电池尺寸。滚筒直径d=210mm 长度478mm。定滚筒转速30r/min为方便电池装填，定除杂机高度1.1m左右。4.2拟定传动方案为保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利，选择带传动加齿轮传动的方案。带传动的承载能力较小，传递相同转矩时结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能
