一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法技術(shù)

一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法，所述方法包：A電池預(yù)處理、B電極碎片漿、C酸浸處理、D固液分離合計(jì)4個(gè)步驟。經(jīng)過預(yù)處理后的廢舊鎳氫電池正負(fù)極混合物料，通過控制雙氧水和濃硫酸的加入速度，有效利用酸的稀釋熱和反應(yīng)自身的熱量進(jìn)行浸出，避免了外部加熱，提高了浸出效率，有價(jià)金屬浸出率均大于99%。

Method for mixed leaching of positive and negative material of waste nickel hydrogen battery

The invention relates to a method for mixing and leaching positive and negative material of waste nickel hydrogen battery. The method comprises 4 steps of A battery pretreatment, B electrode slurry, C acid leaching treatment, and D solid-liquid separation. After pretreatment of waste nickel hydrogen battery positive and negative pole mixed material, by adding the speed control of hydrogen peroxide and concentrated sulfuric acid, the effective use of dilution heat and acid reaction self heat leaching, avoiding external heating, improve the leaching efficiency, valuable metal leaching rate was greater than 99%.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鎳氫電池回收
，具體是一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法。
技術(shù)介紹
鎳氫電池主要用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品及混合動(dòng)力汽車，鎳氫電池的使用壽命為3-8年，隨著鎳氫電池使用量的逐年累計(jì)，已經(jīng)帶來不少?gòu)U棄物，未來還會(huì)持續(xù)增加。廢鎳氫電池中含大量的鎳以及相當(dāng)數(shù)量的鈷和稀土，鎳及其化合物不僅有毒，還被確認(rèn)為環(huán)境致癌物質(zhì)。另外，鎳是一種稀缺、用途廣泛、價(jià)值較高的有色金屬，鈷更是資源少、品位低、價(jià)格昂貴的金屬。每1億只鎳氫電池要耗費(fèi)2000t的電極活性材料，回收利用鎳氫電池中大量的Ni、Co及稀土等有價(jià)金屬，不僅可以帶來明顯的環(huán)境效益，而且還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)金屬資源的有效利用及進(jìn)一步降低電池的生產(chǎn)成本均有重要價(jià)值。國(guó)內(nèi)外廢鎳氫電池的回收方法主要由火法回收和濕法回收，火法回收主要利用廢舊電池中各元素的沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離、熔煉。將預(yù)處理后的電極廢料在600～800℃下焙燒，從排出的煙氣廢渣中分離和提純不同的金屬，可獲得含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％～55％，含鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％～35％的Ni-Fe合金。該鎳鐵合金可用鎳基合金和不銹鋼生產(chǎn)的原料，目前日本的住友金屬、三德金屬等幾家公司采用該方法對(duì)廢舊鎳氫電池進(jìn)行回收處理。火法回收工藝處理過程簡(jiǎn)單、處理量大，可用現(xiàn)有廢舊鎳鎘電池處理設(shè)備進(jìn)行處理；但存在回收得到的鎳鐵合金產(chǎn)品附加值低，有價(jià)金屬回收率低，稀土成分不能得到有效回收，處理過程對(duì)設(shè)備要求高、能耗大、易造成二次污染等弊端。濕法回收是將廢舊鎳氫電池經(jīng)過預(yù)處理后，分離出含鐵物質(zhì)，再用一定濃度酸進(jìn)行溶解浸出，過濾不溶物得到含有Ni、Co、Mn、Al、RE(稀土金屬La、Ce、Pr、Nd)等金屬鹽溶液，最后用各種分離提純方法，回收各種有價(jià)金屬。濕法回收工藝過程中正負(fù)極物料的浸出是關(guān)系到金屬收率、處理成本的關(guān)鍵步驟，如何將有價(jià)金屬高效轉(zhuǎn)移至溶液中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的連續(xù)生產(chǎn)，是濕法回收工藝的研究重點(diǎn)。如吳巍等人在《稀有金屬》Vol.34NO.1，2010，70～84介紹廢舊鎳氫電池正負(fù)極整體進(jìn)行處理以回收電池中鎳、鈷和稀土(RE)金屬的工藝，并通過正交試驗(yàn)確定了鎳、鈷、稀土在稀硫酸中的優(yōu)化浸出條件。優(yōu)化硫酸浸出條件為：浸出時(shí)間為3.8h，液固比為15:1，硫酸初始濃度為1.8mol/L，浸出溫度80℃。在優(yōu)化浸出條件下，鎳的浸出率達(dá)96.8％，鈷的浸出率達(dá)97.3％，稀土的浸出率達(dá)94.6％。在廢舊鎳氫電池正極材料、負(fù)極材料、或正負(fù)極混合材料的濕法處理工藝中，酸浸時(shí)使用的酸液主要有鹽酸、硫酸和硝酸。一般用硫酸可以有效浸出鑭，但其他金屬提取不完全；硝酸系統(tǒng)鎳鈷浸出最有效，但鐵浸出率高是其主要缺點(diǎn)；而鹽酸是鐵提取率最低的最佳選擇。但硝酸和鹽酸易揮發(fā)，浸出時(shí)易腐蝕設(shè)備，揮發(fā)到空氣中易污染環(huán)境。因此，目前用硫酸作為酸浸液的較多酸的濃度一般1.5～3mol/L之間，浸出溫度一般在80～95℃之間，浸出時(shí)間1～3h之間，液固比6～15之間居多。關(guān)于廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料浸出的方法，具有代表性的專利有CN101383440A、CN101886178A、EP2597164A1等。中國(guó)專利CN101383440A公開了一種從鎳氫電池正極廢料中直接回收、制備超細(xì)鎳粉的方法，其主要特點(diǎn)是首先采用拆解機(jī)將廢舊鎳氫電池拆解得到正極物料并粉碎，接著采用硫酸和雙氧水體系浸出，浸出液經(jīng)除鐵后用P204萃取除雜、P507鎳鈷分離，最后用水合肼還原制備超細(xì)鎳粉。該方法使正極廢料中鎳的回收率大于98.5％，所得鎳粉為純度大于99.7％、平均徑粒為400mm、面心立方晶型的球形超細(xì)鎳粉。該方法中浸出過程使用的硫酸初始濃度為3.2mol/L，雙氧水直接配入硫酸中，用量為3mL/g正極，液固比為4:1，浸出溫度85℃，浸出時(shí)間1h，浸出液鎳含量為100g/L左右，浸出率大于99％。中國(guó)專利CN101886178A公開了一種廢舊鎳氫電池的綜合回收方法，廢舊鎳氫電池經(jīng)破碎、磁選、過篩后，篩下物用硫酸和氧化劑浸出，浸出液調(diào)節(jié)pH后進(jìn)行稀土的分離回收，再進(jìn)行萃取除雜，最終得到的鎳鈷硫酸鹽溶液可用于鎳氫電池正極材料球形氫氧化鎳的生產(chǎn)。該方法浸出過程浸出液含硫酸和氧化劑(過氧化氫、過硫酸堿金屬鹽)，浸出前液中硫酸的濃度為1～5moL，過氧化氫濃度為5～10％，硫酸堿金屬鹽的濃度為0.5～5mol/L，液固比為6:1，浸出溫度為50～90℃，浸出時(shí)間為1～3h，浸出率大于99％。歐洲專利EP2597164A1公開了一種從廢舊鎳氫電池正、負(fù)極活性物料中分離鎳、鈷的方法，該方法將鎳氫電池解體以及分類得到正、負(fù)極活性物質(zhì)，用硫酸浸出后，利用堿金屬硫酸鹽(硫酸鈉、硫酸鉀)分離稀土，再用硫化物(硫化氫氣體、硫化氫鈉、硫化鈉)除去鋅并回收鎳、鈷，得到的回收物鎳鈷混合硫化物。能夠直接作為制造硫酸鎳及硫酸鈷、鈷金屬等的已知工序中。該方法中浸出過程所用硫酸濃度為64％，液固比約為6:1，浸出溫度80℃，浸出時(shí)間3h，浸出過程通過浸出液和正、負(fù)極活性物料的反復(fù)中和，使最終浸出液的pH達(dá)到2.0左右。上述文獻(xiàn)與專利中浸出過程均存在以下問題，(1)浸出液中殘余酸濃度較高，后續(xù)稀土回收時(shí)還需加入堿調(diào)節(jié)pH，增加酸堿試劑消耗；若利用物料進(jìn)行中和，中和所用物料中有價(jià)金屬浸出率較低，還需進(jìn)一步浸出，降低了浸出的效率，同時(shí)還增加了設(shè)備投入和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。(2)普遍利用配制好的稀硫酸做浸出酸，雙氧水做氧化劑，浸出過程需要額外加熱，浸出時(shí)間雖然較短、浸出液濃度較高，但需要增加單獨(dú)配酸工序以及稀酸的配制與輸送設(shè)備，同時(shí)還損失了濃硫酸稀釋過程中的熱量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)浸出液中殘余酸濃度較高，后續(xù)稀土回收時(shí)還需加入堿調(diào)節(jié)pH，增加酸堿試劑消耗；浸出過程需要額外加熱的問題。本專利技術(shù)解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法，所述方法包：A電池預(yù)處理、B電極碎片漿、C酸浸處理、D固液分離合計(jì)4個(gè)步驟。A電池預(yù)處理：廢舊鎳氫電池經(jīng)破殼、洗滌、拆解、裁剪成長(zhǎng)寬約為0.1～1cm左右的電極碎片。B電極碎片漿：向電極碎片中加入純水，電極碎片與水的液固比為8～12:1。C酸浸處理：向漿化后的電極碎片中加入濃硫酸，控制濃硫酸加入速度，當(dāng)溶液溫度達(dá)到50℃以上時(shí)，在繼續(xù)添加濃硫酸的同時(shí)添加雙氧水，控制濃硫酸、雙氧水的加入速度，使溶液溫度維持在50～80℃，添加濃硫酸、雙氧水期間，pH為維持在0.5～1，等溶液中固液物質(zhì)比例不再變化，且pH值達(dá)到1.3～1.5時(shí)，停止添加濃硫酸、雙氧水，其中濃硫酸用量為1.5～2.0g/g物料，雙氧水質(zhì)量濃度為30％，用量為0.4～1.2mL/g物料。D固液分離：酸浸處理物料添加結(jié)束后，均勻攪拌1～1.5h，之后對(duì)溶液進(jìn)行固液分離，得到浸出渣和浸出液，浸出渣渣率為0.5～1％，浸出液鎳濃度大于50g/L。本專利技術(shù)的有益效果在于：經(jīng)過預(yù)處理后的廢舊鎳氫電池正負(fù)極混合物料，通過控制雙氧水和濃硫酸的加入速度，有效利用酸的稀釋熱和反應(yīng)自身的熱量進(jìn)行浸出，避免了外部加熱，提高了一次浸出的效率，有價(jià)金屬浸出率均大于99％。固液分離后的浸出液無需調(diào)節(jié)pH值可直接進(jìn)行稀土回收工序，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法，其特征在于所述方法包括如下工藝步驟：A電池預(yù)處理：廢舊鎳氫電池經(jīng)拆解、破殼、洗滌、裁剪成長(zhǎng)寬約為0.1~1cm左右的電極碎片；B電極碎片漿：向電極碎片中加入水，電極碎片與水的液固比為8~12:1；C酸浸處理：向漿化后的電極碎片中加入濃硫酸，控制濃硫酸加入速度，當(dāng)溶液溫度達(dá)到50℃以上時(shí)，在繼續(xù)添加濃硫酸的同時(shí)添加雙氧水，控制濃硫酸、雙氧水的加入速度，使溶液溫度維持在50~80℃，添加濃硫酸、雙氧水期間，體系pH為維持在0.5~1，等溶液中固液物質(zhì)比例不再變化，且pH值達(dá)到1.3~1.5時(shí)，停止添加濃硫酸、雙氧水；其中濃硫酸用量為1.5~2.0g/g物料，雙氧水質(zhì)量濃度為30%，用量為0.4~1.2mL/g物料；D固液分離：酸浸處理物料添加結(jié)束后，均勻攪拌1~1.5h，之后對(duì)溶液進(jìn)行固液分離，得到浸出渣和浸出液，浸出渣渣率為0.5~1%，浸出液鎳濃度大于50g/L。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種廢舊鎳氫電池正負(fù)極物料混合浸出的方法，其特征在于所述方法包括如下工藝步驟：A電池預(yù)處理：廢舊鎳氫電池經(jīng)拆解、破殼、洗滌、裁剪成長(zhǎng)寬約為0.1~1cm左右的電極碎片；B電極碎片漿：向電極碎片中加入水，電極碎片與水的液固比為8~12:1；C酸浸處理：向漿化后的電極碎片中加入濃硫酸，控制濃硫酸加入速度，當(dāng)溶液溫度達(dá)到50℃以上時(shí)，在繼續(xù)添加濃硫酸的同時(shí)添加雙氧水，控制濃硫酸、雙氧水的加入速度，使溶液溫度維持...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王甲琴，常雪潔，陶冶，張亞斌，張有新，王紅忠，李蘭蘭，柴艮風(fēng)，甘梅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：金川集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：甘肅;62