鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法
【專利摘要】本發(fā)明介紹的鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法是將從鎳氫廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的正負(fù)極混合材料和椰子殼粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應(yīng)釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進(jìn)行攪拌浸出。
【專利說明】鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的一種浸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳氫電池是一類廣泛使用的電池，該電池使用報(bào)廢后將產(chǎn)生大量廢電池。由于這類電池含有大量重金屬,若棄入環(huán)境，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大的直接和潛在危害。鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料主要含鎳、鈷和稀土，三者的總含量高達(dá)75~97%，很具回收價(jià)值。目前從鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料中回收鎳、鈷和稀土的工藝主要有火法工藝和濕法工藝。火法工藝得到的產(chǎn)品為合金材料，很難獲得較純的鎳、鈷和稀土。濕法工藝比較容易得到較純的鎳、鈷和稀土。浸出是濕法工藝中必不可少的一個(gè)過程。目前鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法主要有鹽酸浸出法、硫酸浸出法、硝酸浸出法和混酸(硫酸加硝酸)浸出法。鹽酸浸出法的設(shè)備腐蝕大，酸霧產(chǎn)生量大而污染環(huán)境。硫酸浸出法消耗較昂貴的還原劑(如雙氧水等)，而且浸出速度較慢，酸耗高。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會(huì)產(chǎn)生大量氮氧化物，污染環(huán)境。所有的濕法工藝都存在如何經(jīng)濟(jì)地提高浸出速度、提高金屬浸出率、降低酸耗和其它輔料消耗的問題。雖然硝酸加工業(yè)純氧浸出法和混酸加工業(yè)純氧浸出法較好地解決了上述問題，但浸出設(shè)備較復(fù)雜，而且廢電池浸出所需工業(yè)純氧量不大，廢電池處理企業(yè)就地生產(chǎn)工業(yè)純氧自用不經(jīng)濟(jì)，工業(yè)純氧的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用比較麻煩。開發(fā)設(shè)備腐蝕小、浸出速度快、浸出率高、酸耗和其它輔料消耗低、使用方便、基本無環(huán)境污染的鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法具有較大實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)目前鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料浸出的問題，本發(fā)明的目的是尋找一種金屬浸出率高，使用方便，不用昂貴還原劑，基本無氮氧化物污染的鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法，其特征在于將從鎳氫廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的正負(fù)極混合材料和< 1.5mm的椰子殼粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應(yīng)釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進(jìn)行攪拌浸出。浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液。反應(yīng)溫度為50°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L，硝酸的初始濃度為5g/L~10g/L浸出時(shí)間為2h~4h,浸出過程進(jìn)行攪拌,攪拌速度為30r/min~120r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正負(fù)極混合材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%~140%。椰子殼粉的加入量以干基計(jì)為正負(fù)極混合材料中鎳、鈷總質(zhì)量的60%~75%。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:在密閉并有椰子殼粉和硝酸存在的條件下，硫酸浸出經(jīng)焙燒預(yù)處理后的鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料(材料中的鎳、鈷和稀土呈氧化物形態(tài))時(shí)，浸出過程發(fā)生如下主要化學(xué)反應(yīng):
NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O
CoO + H2SO4 = CoSO4 + H2O
Re2O3 + 3 H2 SO4 = Re2 (SO4) 3 + 3H20nC6H1005 + nH2S04 =n (C5H11O5) HSO4
n (C5H11O5) HSO4 + nH20 = nC6H1206 + nH2S04
C6H12O6 + 8HNO3 = 8N0 + 6C02 + IOH2O
nC6H1005 + 8nHN03 = 8nN0 + 6nC02 + 9nH20
3Ni203 + 6H2S04 + 2N0 = 6NiS04 + 2HN03 + 5H20
3Co203 + 6H2S04 + 2N0 = 6CoS04 + 2HN03 + 5H20
Ni2O3和Co2O3的總反應(yīng)為:
12nNi203 + nC6H1005 + 24nH2S04 = 24nNiS04 + 6nC02 + 29nH2012nCo203 + nC6H1005 + 24nH2S04 = 24nCoS04 + 6nC02 + 29nH20椰子殼粉中的其它有機(jī)物也與硝酸反應(yīng)生成N0、C02和H2O,生成的NO與Ni2O3和Co2O3按前述反應(yīng)生成NiSO4、CoSO4、HNO3和H2O。
[0005]由于硝酸與椰子殼粉的反應(yīng)速度較快，產(chǎn)生的NO與Ni2O3和Co2O3的反應(yīng)也較快，由此加快整個(gè)浸出過程，并實(shí)現(xiàn)Ni2O3和Co2O3較完全浸出。NO可以徹底破壞正負(fù)極混合材料中高價(jià)氧化物的層狀結(jié)構(gòu)，提高有價(jià)金屬的浸出率。
[0006]相對(duì)于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是采用椰子殼粉作還原劑，硝酸作浸出加速劑浸出鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料，反應(yīng)速度快，反應(yīng)酸度較低，硫酸和還原劑的消耗量小，并且椰子殼粉便宜；正負(fù)極混合材料中高價(jià)氧化物的層狀結(jié)構(gòu)破壞徹底，可提高金屬浸出率；浸出液后續(xù)處理中不需要中和大量的酸，成本較低；浸出液后續(xù)處理中產(chǎn)生的廢棄物量少，降低了污染治理費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益；過程在密閉條件下進(jìn)行，避免了 NO逸出產(chǎn)生的環(huán)境污染。
[0007]具體實(shí)施方法
實(shí)施例1:將100g經(jīng)焙燒預(yù)處理的鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料(含鎳55.3%、鈷6.2%、稀土 12.5%)和< 1.5_椰子殼粉37g加入容積為2L的襯鈦壓力反應(yīng)釜中，加入硫酸濃度為
1.5mol/L、硝酸濃度為5g/L的混酸溶液870ml，在50°C~60°C下密閉攪拌(攪拌速度80r/min)浸出4h，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到840ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳、鈷和稀土的浸出率分別為99.2%,98.9%和8.5 %(按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷和稀土計(jì)算)。
[0008]實(shí)施例2:將經(jīng)焙燒預(yù)處理的500g鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料(含鎳55.3%、鈷6.2%、稀土 12.5%)和≤1.5mm椰子殼粉230g加入容積為5L的襯鈦壓力反應(yīng)釜中，加入硫酸濃度為3.0mol/L、硝酸濃度為10g/L的混酸溶液2700ml，在70°C~80°C下密閉攪拌(攪拌速度70r/min)浸出2.0h，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到2400ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳、鈷和稀土的浸出率分別為99.6%、99.4%和7.6 % (按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷和稀土計(jì)算)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳氫廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法，其特征是將從鎳氫廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的正負(fù)極混合材料和< 1.5mm的椰子殼粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應(yīng)釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進(jìn)行攪拌浸出，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液，反應(yīng)溫度為50°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為Imol/L~4mol/L,硝酸的初始濃度為5g/L~10g/L浸出時(shí)間為2h~4h,浸出過程進(jìn)行攪拌，攪拌速度為30r/min~120r/min,硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正負(fù)極混合材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%~140%，椰子殼粉的加入量以干基計(jì)為正負(fù)極混合材料中鎳、鈷總質(zhì)量的60% ~75%。
【文檔編號(hào)】C22B7/00GK103757318SQ201310736510
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】龍炳清, 曾凡蕓, 刁劍 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)