鎳鎘廢電池正極材料的浸出方法
【專利摘要】本發(fā)明鎳鎘廢電池正極材料的浸出方法是將從鎳鎘廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預處理得到的正極材料和牧草粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進行攪拌浸出。
【專利說明】鎳鎘廢電池正極材料的浸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎳鎘廢電池正極材料的一種浸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳鎘電池是一類廣泛使用的電池，該電池使用報廢后將產(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，將對環(huán)境產(chǎn)生很大的直接和潛在危害。鎳鎘廢電池正極材料主要含鎳和鈷，兩者的總含量高達60%左右，很具回收價值。目前從鎳鎘廢電池正極材料中回收鎳、鈷的工藝主要有火法工藝和濕法工藝?；鸱üに嚨玫降漠a(chǎn)品為合金材料，很難獲得較純的鎳和鈷。濕法工藝比較容易得到較純的鎳和鈷。浸出是濕法工藝中必不可少的一個過程。目前鎳鎘廢電池正極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，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)。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會產(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，工業(yè)純氧的儲存、運輸和使用比較麻煩。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)境污染的鎳鎘廢電池正極材料的浸出方法具有較大實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對目前鎳鎘廢電池正極材料浸出的問題，本發(fā)明的目的是尋找一種金屬浸出率高，浸出速度快，浸出率高，酸耗和其它輔料消耗低，使用方便，不用昂貴還原劑，基本無環(huán)境污染的鎳鎘廢電池正極材料的浸出方法，其特征在于將從鎳鎘廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預處理得到的正極材料和≤1.5mm的牧草粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進行攪拌浸出。浸出結(jié)束后進行液固分離，得到所需浸出溶液。反應溫度為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浸出時間為2h~4h,浸出過程進行攪拌,攪拌速度為30r/min~120r/min。硫酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%~140%。牧草粉的加入量以干基計為正極材料中鎳、鈷總質(zhì)量的60%~75%。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:在密閉并有牧草粉和硝酸存在的條件下，硫酸浸出經(jīng)焙燒預處理后的鎳鎘廢電池正極材料(材料中的鎳和鈷呈金屬氧化物形態(tài))時，浸出過程發(fā)生如下主要化學反應:
NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O
CoO + H2SO4 = CoSO4 + H2O
nC6H1005 + nH2S04 =n (C5H11O5) HSO4
n (C5H11O5) HSO4 + ηΗ20 = nC6H1206 + nH2S04C6H12O6 + 8HNO3 = 8N0 + 6C02 + IOH2O
nC6H1005 + 8nHN03 = 8nN0 + 6nC02 + 9nH20
3Ni203 + 6H2S04 + 2N0 = 6NiS04 + 2HN03 + 5H20
3Co203 + 6H2S04 + 2N0 = 6CoS04 + 2HN03 + 5H20
Ni2O3和Co2O3的總反應為:
12nNi203 + nC6H1005 + 24nH2S04 = 24nNiS04 + 6nC02 + 29nH2012n Co2O3 + nC6H1005 + 24nH2S04 = 24nCoS04 + 6nC02 + 29nH20牧草粉中的其它有機物也與硝酸反應生成N0、C02和H2O,生成的NO與Ni2O3和Co2O3按前述反應生成NiSO4、CoSO4、HNO3和H2O。
[0005]由于硝酸與牧草粉的反應速度較快，產(chǎn)生的NO與Ni2O3和Co2O3的反應也較快，由此加快整個浸出過程，并實現(xiàn)Ni2O3和Co2O3較完全浸出。NO可以徹底破壞正極材料中高價氧化物的層狀結(jié)構(gòu)，提高有價金屬的浸出率。
[0006]相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點是采用牧草粉作還原劑，硝酸作浸出加速劑浸出鎳鎘廢電池正極材料，反應速度快，反應酸度較低，硫酸和還原劑的消耗量小，并且牧草粉便宜；正極材料中高價氧化物的層狀結(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，降低了污染治理費用，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益；過程在密閉條件下進行，避免了 NO逸出產(chǎn)生的環(huán)境污染。
[0007]具體實施方法
實施例1:將100g經(jīng)焙燒預處理的鎳鎘廢電池正極材料(含鎳55.2%，鈷3.8%)和(1.5mm牧草粉35.5g加入容積為2L的襯鈦壓力反應爸中,加入硫酸濃度為1.5mol/L、硝酸濃度為5g/L的混酸溶液800ml,在50°C~60°C下攪拌(攪拌速度80r/min)浸出4h,浸出結(jié)束后進行液固分離，得到770ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳和鈷的浸出率分別為99.2%和99.1% (按進入浸 出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳和鈷計算)。
[0008]實施例2:將500g經(jīng)焙燒預處理的鎳鎘廢電池正極材料(含鎳55.2%，鈷
3.8%) ( 1.5mm牧草粉220g加入容積為5L的襯鈦壓力反應釜中，加入硫酸濃度為3.0mol/L、硝酸濃度為10g/L的混酸溶液2500 ml，在70°C~80°C下攪拌(攪拌速度70r/min)浸出2h，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到2300 ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳和鈷的浸出率分別為99.5%和99.2% (按進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳和鈷計算)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳鎳鎘廢電池正極材料的浸出方法，其特征在于將從鎳鎘廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預處理得到的正極材料和< 1.5mm的牧草粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進行攪拌浸出，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到所需浸出溶液，反應溫度為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浸出時間為2h~4h,浸出過程進行攪拌,攪拌速度為30r/min~120r/min,硫酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%~1 40%，牧草粉的加入量以干基計為正極材料中鎳、鈷總質(zhì)量的60%~75%。
【文檔編號】C22B7/00GK103757350SQ201310736544
【公開日】2014年4月30日 申請日期: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, 聶付江, 鄧其軍 申請人:四川師范大學