專利名稱：浸出法回收干電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢舊干電池的回收及綜合利用，特別是鋅錳干電池的回收及綜合利用。
隨著各種輕便電器的大量普及，干電池的消耗量在迅速增長。由于干電池中含有較多的有機和無機元素，特別是微量的汞和鎘，對環(huán)境污染嚴重。隨著人們對環(huán)境的日益重視，干電池的污染愈來愈受到各國政府和人們的關(guān)注，成為亟待解決的問題。另一方面，組成干電池的主要物質(zhì)在電池放電過程中僅有很少一部分參加了反應，且也只是形態(tài)發(fā)生了變化，完全可以回收利用。因此，不論從資源循環(huán)利用或環(huán)境保護方面考慮，都必須予以回收利用。
由于鋅-錳干電池既有鋅合金外殼，又有多種化合物混合組成的電芯和電糊或紙板隔離層，還附加有防漏防潮的瀝青、塑料與鐵殼等物，且為了延長干電池的存放期，其結(jié)構(gòu)越來越緊密和多樣化，封閉越來越堅固。這就增加了處理工藝的難度，以致利用一般的化學冶金分離方法都不易達到預期的目的。所以，至今具有突破性的簡易實用技術(shù)與富有吸引力的經(jīng)濟效益尚未展現(xiàn)。
目前研究較多主要有火法處理和濕法處理兩大類。火法處理主要存在二次污染及汞易揮發(fā)難以控制等問題，且對鋅錳的回收率不高。濕法處理主要有酸溶法或直接電解法等。酸溶法處理主要存在回收元素難分離、二次污染、工藝復雜、鋅錳回收率低等問題。電解法主要存在回收成本高、工藝復雜、處理設(shè)備投資較大等問題。
本發(fā)明提出一種全新的濕法處理技術(shù)，采用選擇性浸出技術(shù)，而不象酸溶法溶浸后溶液中各種元素混雜，難于分離。
本發(fā)明采用氨浸液作浸出劑，利用氨浸液在一定條件下只溶解鋅、銅，而不溶解鐵、錳等的特性，在浸出處理時使鋅、銅溶解在溶液中，氧化錳、碳粉以粉狀物存在，汞沉淀于粉狀物中，鐵殼、塑料、紙、石墨棒以固態(tài)塊狀物存在，達到各種物質(zhì)分離的目的。
本發(fā)明所述氨浸液是指由銨鹽和氨水(NH3·H2O)組成的水溶液，銨鹽和氨水的摩爾比例為1∶3-3∶1，以溶液中銨根(NH4+)和氨水(NH3·H2O)的摩爾比為1∶4-2∶1為宜。
本發(fā)明所述銨鹽是指碳酸氫銨、碳酸銨、硫酸銨和氯化銨等。
本發(fā)明在進行回收處理時，對普通鋅錳干電池可直接進行氨浸處理，對于外加鐵殼的堿性鋅錳干電池可先進行剪切(只需剪切一個小口，浸出液能進入即可)，再進行氨浸處理。浸出后鋅、銅及鎘進入溶液中，氧化錳、碳粉以粉狀物存在，汞沉淀于粉狀物中，鐵殼、塑料、紙、石墨棒以固態(tài)塊狀物存在，通過篩分分出鐵殼、塑料、紙、石墨棒等塊狀物料，再通過過濾，將鋅與氧化錳等粉狀物分離。溶液中的鋅通過熱分解以氧化鋅或其它形式回收，濾餅主要是錳粉和乙炔黑及汞，通過化學法將汞沉淀析出，經(jīng)洗滌后的錳粉和乙炔黑，可通過焙燒再生MnO2，返回電池生產(chǎn)線，也可通過處理以其它形式回收。有害元素鎘在浸出時進入浸出液中，可通過鎘鋅分離分別加以回收或無害化處理。
下面結(jié)合圖一及實例對本發(fā)明作進一步的說明。
實例一普通鋅錳干電池普通鋅錳干電池采用鋅或鋅合金作外殼，因此可直接進行浸出。
溫度與浸出速度的關(guān)系取去普通鋅錳干電池500g，加入配制好的總濃度為180g/l浸出液1000ml(即每升溶液中含有碳酸氫銨和氨水180g，碳酸氫銨與氨水的重量比為2∶3)，分別在30℃、40℃、50℃三個溫度下進行浸出處理，浸出時向浸出槽中通空氣，時間t＝3小時，攪拌浸出，浸出液送分析。由試驗可知，隨著溫度的升高，Zn的浸出速率增快，在40℃左右，Zn的浸出速率最大，之后隨溫度的升高，Zn的浸出速率反而降低，這主要是由于氨在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，溫度過高，溶液中氨水的溶解度降低導致Zn浸出速率的降低。
溶劑濃度與浸出速率的關(guān)系碳酸氫銨與氨水按重量比2∶3的比例配成溶液，按其總量150g/l、180g/l、210g/l配制成1000ml溶液，在溫度40℃，電池500g，時間t＝3小時的條件下對比實驗。由試驗可知，隨著濃度的增大，Zn浸出速率逐漸增大，當總濃度達到180g/l以后，隨濃度的增大，Zn浸出速率增大，但增大的幅度不是很大，主要原因是由于氨水和碳銨的濃度過高，其損失也較大，所以浸出時的溶劑總濃度一般控制在180g/l左右時，其浸出速率較大。
實際浸出試驗取500g電池，在溫度40℃，溶劑總濃度180g/l，V＝2000ml，鼓風浸出(V風＝1升/秒，常壓)，浸出12小時，此時浸出完全，經(jīng)篩分去塑料、碳棒、瀝青、紙等，篩下物用抽濾方式過濾，分別得到錳渣265g，濾液V＝2000ml，濾液中Zn2+離子濃度為62.3g/l，Cu2+離子濃度1.01g/l，此時Zn的浸出率為98.9％。
對過濾所得的濾液經(jīng)鎘鋅分離后用密閉的不銹鋼鍋在P＝2個大氣壓，溫度T＝90-130℃時蒸煮2個小時，得到純度為98.5％的ZnO粉末150g。
將過濾所得的錳渣265g，取72.5g用化學法將汞沉淀，然后在200-550℃活性處理2小時，所得活性MnO2與碳粉混合物可返回電池生產(chǎn)線使用。經(jīng)計算整個過程中錳的回收率為92％。
實例二堿性鋅錳干電池由于堿性鋅錳干電池外用鐵皮包裝，所以在氨浸之前必須將干電池劃破，使浸出液能與內(nèi)部的MnO2、Zn、ZnO等反應?？梢圆捎酶鞣N各樣的方法剪切堿性鋅錳干電池，本試驗采用人工剪切進行試驗。
將剪切后的堿性鋅錳干電池237.5g在總濃度為180g/l的浸出液(V＝2000ml)中鼓風浸出(V風＝1升/秒、常壓)，浸出溫度40℃，浸出6小時后，Zn及ZnO浸出完全，這主要是堿性鋅錳干電池中的Zn及ZnO以粉狀顆粒形式存在，與O2及溶劑的接觸面積大，所以浸出速率大大提高。
將氨浸后的干電池經(jīng)篩分可得到鐵塊、塑料、紙和篩下物。篩下物經(jīng)過濾可得濾液2000ml、濾液中鋅離子濃度Zn2+為22.7g/l，濾渣即錳渣84g。
將所得的濾液經(jīng)鎘鋅分離后在90-130℃條件下(P＝2個大氣壓下)蒸煮兩個小時可得到純度達99.3％的ZnO粉末57g，此過程鋅的回收率為96.9％。
將過濾后的錳渣84g采用化學法將汞沉淀。凈化后的錳渣81g在200-550℃活性焙燒2小時，所得活性氧化錳可返回電池生產(chǎn)線使用。經(jīng)計算整個過程錳的回收率為92.7％。
從以上實例可以看出，本發(fā)明所述濕法處理技術(shù)能有效地避免在處理廢舊干電池時造成的二次污染，有效地將各種元素進行分離，且具有有價元素回收率高，有害元素無害化處理有效徹底，工藝簡單，操作容易等一系列優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種廢舊干電池的濕法回收處理方法，其特征在于采用氨浸液作浸出劑，浸出后鋅、銅溶解于溶液中，氧化錳、碳粉以粉狀物存在，汞沉淀于粉狀物中，鐵殼、塑料、紙、石墨棒以固態(tài)塊狀物存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求一所述回收處理方法，其特征在于氨浸液是銨鹽和氨水(NH3·H2O)組成的水溶液，銨鹽是指碳酸氫銨、碳酸銨、硫酸銨和氯化銨，溶液中銨根(NH4+)和氨水(NH3·H2O)的摩爾比為1∶4-2∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求一所述回收處理方法，其特征在于氨浸液的總濃度為150g/l-210g/l，以總濃度為180g/l為宜。
4.根據(jù)權(quán)利要求一所述回收處理方法，其特征在于浸出溫度為30-50℃，以40℃為宜。
全文摘要
一種廢舊干電池的回收處理方法，采用氨浸液作浸出劑，利用氨浸液在一定條件下只溶解鋅、銅，而不溶解鐵、錳等的特性，在浸出處理時使鋅、銅溶解在溶液中，氧化錳、碳粉以粉狀物存在，汞沉淀于粉狀物中，鐵殼、塑料、紙、石墨棒以固態(tài)塊狀物存在，達到各種物質(zhì)分離的目的。
文檔編號C22B3/14GK1402368SQ0110874
公開日2003年3月12日 申請日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者嚴遜, 嚴明英, 張尚斌 申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司, 重慶鋼鐵研究所