鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法
【專利摘要】本發(fā)明介紹的鎳鎘廢電池正負(fù)極混合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(yù)處理得到的正負(fù)極混合材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并用注入泵將Na2SO3溶液泵入容器，此后關(guān)閉Na2SO3溶液泵入閥門(mén)進(jìn)行浸出。
【專利說(shuō)明】鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的一種浸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳鎘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。鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料主要含鎳、鈷和鎘，三者的總含量高達(dá)60%左右，很具回收價(jià)值。很具回收價(jià)值。目前從鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料中回收鎳、鈷和鎘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、鈷和鎘。濕法工藝比較容易得到較純的鎳、鈷和鎘。浸出是濕法工藝中必不可少的一個(gè)過(guò)程。目前鎳鎘廢電池正負(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，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氧化劑(如雙氧水等)。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(wèn)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(wèn)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(kāi)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(wú)環(huán)境污染的鎳鎘廢電池正負(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)目前鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料浸出的問(wèn)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(wú)環(huán)境污染的鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法，其特征在于將從鎳鎘廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的正負(fù)極`混合材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并用注入泵將Na2SO3溶液泵入容器，此后關(guān)閉Na2SO3溶液泵入閥門(mén)進(jìn)行浸出，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40°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L,浸出時(shí)間為Ih~3h,浸出過(guò)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%~150%。Na2SO3的加入量為將正極材料中全部高價(jià)金屬還原為低價(jià)金屬的Na2SO3理論消耗量的105%~120%。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:在密閉和Na2SO3存在的條件下，硫酸浸出經(jīng)焙燒預(yù)處理后鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料(材料中的鎳、鈷和鎘呈金屬氧化物形態(tài))時(shí)，浸出過(guò)程發(fā)生如下主要化學(xué)反應(yīng):
NiO + H2SO4 = NiSO4 +H2O
Ni2O3 + 2H2S04 + Na2SO3 = 2NiS04 + Na2SO4 + 2H20CoO + H2SO4 = CoSO4 + H2O
Co2O3 + 2H2S04 + Na2SO3 = 2CoS04 + Na2SO4 + 2H20
H2SO4 + Na2SO3 = H2SO3 + Na2SO4
H2SO4 + Na2SO3 = NaSO4 + SO2 + H2ONi2O3 + H2SO4 + H2SO3 = 2NiS04 + 2H20Ni2O3 + H2SO4 + SO2 = 2NiS04 + 2H20Co2O3 + H2SO4 + H2SO3 = 2CoS04 + 2H20Co2O3 + 2H2S04 + SO2 = 2CoS04 + 2H20CdO + H2SO4 = CdSO4 + H2O由于Na2SO3的還原能力比現(xiàn)有浸出方法中普遍使用的雙氧水的還原能力強(qiáng)得多，而且不需要在強(qiáng)酸性環(huán)境下才能還原，這樣可以降低浸出過(guò)程的酸度，減少硫酸和還原劑的消耗，提高反應(yīng)速度。Na2SO3可以徹底破壞正極材料中高價(jià)氧化物的層狀結(jié)構(gòu)，提高有價(jià)金屬的浸出率。Na2SO3與H2SO4反應(yīng)生成H2SO3和SO2,這些生成物與Ni2O3和Co2O3反應(yīng)被消耗掉，由于SO2在水溶液中有一定的溶解度，釋放在反應(yīng)器上部空間中的SO2較少，而且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，SO2將不斷被消耗，所以整個(gè)反應(yīng)中微正壓下進(jìn)行。
[0005]相對(duì)于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是采用Na2SO3作還原劑浸出鎳鎘廢電池正負(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??；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，成本較低加2503來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜。浸出液后續(xù)處理中產(chǎn)生的廢棄物量少，較低了污染治理費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0006]具體實(shí)施 方法
實(shí)施例1:將100g鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料(含鎳30.5%、鈷1.6%、鎘28.1%)加入容積為IL的不銹鋼反應(yīng)釜中，加入1.5mol/L的硫酸650ml，加入Na2S0337g (180ml溶液)，在40°C~50°C下攪拌(攪拌速度80r/min)浸出2.5h，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到800ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳、鈷和鎘的浸出率分別為98.9%,98.2%和99.0% (按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷和鎘計(jì)算)。
[0007]實(shí)施例2:將500g鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料(含鎳30.5%、鈷1.6%、鎘28.1%)加入容積為5L的不銹鋼反應(yīng)釜中，加入3.0mol/L的硫酸1900ml，加入Na2S03200g (900ml溶液)，在70°C~80°C下攪拌(攪拌速度為70r/min)浸出1.0h，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到2700ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)，鎳、鈷和鎘的浸出率分別為99.6%,99.1%和99.6%(按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷和鎘計(jì)算)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法，其特征是將從鎳鎘廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的正負(fù)極混合材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并用注入泵將Na2SO3溶液泵入容器，此后關(guān)閉Na2SO3溶液泵入閥門(mén)進(jìn)行浸出，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40°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L,浸出時(shí)間為1h~3h,浸出過(guò)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%~150%，Na2SO3的加入量為將正極材料中全部高價(jià)金屬還原為低價(jià)金屬的Na2SO3理論消耗量的105%~120%。
【文檔編號(hào)】C22B23/00GK103757378SQ201310736577
【公開(kāi)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, 刁劍, 曾凡蕓 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)