專利名稱：從廢舊鎳鎘電池中提取鎘、生產(chǎn)鎳鐵合金的成套工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于資源回收領(lǐng)域，具體涉及一種從廢舊鎳鎘電池中提取鎘、生 產(chǎn)鎳鐵合金的成套工藝。
技術(shù)背景廢舊鎳鎘電池中含有大量鎳和鎘(每千克廢電池中含Ni 116- 556克、 Cdll 173克)，如果這些重金屬泄露，將會對人體和環(huán)境產(chǎn)生很大的危害， 甚至帶來一些災(zāi)難性的危機，例如1955 ~ 1972年間發(fā)生在日本富山縣神通川 流域的公害事件一"痛痛病，，事件，就是由于鎘超標(biāo)51起的。目前，已經(jīng)有許多研究者對鎳鎘電池的回收進行了探索，現(xiàn)在常用的方 法主要有火法和濕法兩種，也有火法、濕法聯(lián)合流程，其中濕法中又因工藝 的不同可以分為選擇性浸出鎘、選擇性沉淀鎘、鎘的選擇性萃取等。現(xiàn)有的 處理工藝主要存在回收金屬純度低、回收率低、可操作性差等問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了從廢舊鎳鎘電池中提取鎘和鎳，在中試的基礎(chǔ)上， 提供了一種全封閉式的真空冶金技術(shù)，實現(xiàn)了鎘、鎳的分離和提取，具有較 好的經(jīng)濟價值和環(huán)境效益。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到一種從廢舊鎳鎘電池中提取鎘、生產(chǎn)鎳鐵合金的成套工藝，其具體步驟為步驟1:將廢舊鎳鎘電池破碎；本步驟可以釆用多種方式將電池破碎， 其破碎的顆粒越小，與還原劑反應(yīng)越充分。如采用剪式破碎機將廢舊鎳鎘電 池破碎，出口粒徑約為5mm;也可以利用刺輥式破碎機將電池外殼破碎后直 接將電解質(zhì)分離出來；步驟2:將破碎后的電池預(yù)焙燒；其中預(yù)焙燒溫度優(yōu)選為200 ~ 450°C ， 焙燒時間5-10h，優(yōu)選為7-8h;本步驟可以在低溫焙燒窯中進行，可以利 用多種方式加熱，優(yōu)選采用真空蒸餾中產(chǎn)生的高溫爐氣加熱(如步驟3中)；步驟3:將焙燒后的物質(zhì)與還原劑混合，真空蒸餾，將產(chǎn)生的鎘蒸汽冷 凝，得到粗鎘；其中還原劑優(yōu)選為炭粉，其與原料的質(zhì)量比為1:50 100; 其中真空蒸餾的溫度優(yōu)選為900 ~ IOO(TC ，真空度優(yōu)選為20 ~ 200Pa,時間5 ~ 10h,優(yōu)選為7~8h。步驟4:將粗鎘與還原劑混合，真空蒸餾，將產(chǎn)生的鎘蒸汽冷凝，得到 精鎘；其中真空蒸餾的溫度優(yōu)選為500~600°C，真空度優(yōu)選為20~200Pa， 時間為0.5 5h,優(yōu)選為l~2h;其中還原劑優(yōu)選為炭粉，其與原料的質(zhì)量比 為1:5 ~ 20。步驟5:將真空蒸餾中未被汽化的物質(zhì)與還原劑混合，高溫熔化，生產(chǎn) 鎳鐵合金；本步驟可以利用中頻感應(yīng)爐加熱，其中溫度優(yōu)選為1700~ 1800°C, 煅燒時間優(yōu)選為4-5h。其中還原劑優(yōu)選為炭粉，其與原料的質(zhì)量比為1:5~ 20。本發(fā)明中所述的真空度為絕對真空度。本發(fā)明從廢舊鎳鎘電池中實現(xiàn)了鎘和鎳高效率的分離和提取。將廢舊鎳 鎘電池粉碎，使大部分電解質(zhì)與電池殼體分離；送入低溫焙燒爐中預(yù)焙燒， 除去水分，炭化包裝紙、塑料等有機物質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原劑；焙燒后的原料與 還原劑混合，進行真空蒸餾，在高溫下，氧化鎘與還原劑反應(yīng)，生成鎘單質(zhì)， 被汽化，擴散至低壓區(qū)，經(jīng)過冷凝段冷凝，而鎳的沸點高達2920。C,即使氣 壓降低，氣化溫度仍比爐溫高，由此實現(xiàn)了鎘和鎳的分離；收集冷凝段中的 產(chǎn)物，經(jīng)過精煉，生產(chǎn)精鎘產(chǎn)品；未被汽化的物質(zhì)主要含有鎳鐵金屬，經(jīng)過 精煉，可生產(chǎn)鎳鐵合金。本發(fā)明的 一種從廢舊鎳鎘電池中提取鎘、生產(chǎn)鎳鐵合金的成套工藝方法， 實現(xiàn)了鎘和鎳的分離和提取，其中高效鎘回收工藝，鎘回收率99.8%以上， 鎘純度99.9%以上，金屬鎳全量回收，可充分利用廢棄物，無二次污染，并 創(chuàng)造非?？捎^的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。圖中實線為固體流向，點畫線為液體流向，短線為氣體流向。
具體實施方式
下面通過實例詳細說明本發(fā)明的工藝步驟 實施例1:(1)利用剪式破碎機將廢舊鎳鎘電池破碎，保持80%以上的出口粒徑為 5mm。(2 )將破碎后的鎳鎘電池裝填至低溫焙燒窯中焙燒，間歇式操作，焙燒時間 為7 ~ 8h。加熱氣體進口溫度為400°C ，出口溫度為200°C ，隨著操作進行， 出口溫度會有所增加，但不影響干燥和炭化效果。有機物質(zhì)—C+W2C^)+其他物質(zhì)(3) 將焙燒后的電池和炭粉按照質(zhì)量比為100:1混合均勻，進行一次真空蒸 餾，保持煅燒溫度為900-IOO(TC，真空度為100Pa，蒸餾時間為7 8h，蒸 餾出的鎘蒸汽利用水進行冷凝。爐膛采用煤作為燃料，設(shè)計溫度為1200°C。(4) 收集粗鎘，按照質(zhì)量比為1:10添加炭粉，進行二次真空蒸餾，保持煅 燒溫度為500~600°C，真空度為100Pa，煅燒時間為l~2h,蒸餾出的鎘蒸 汽利用水冷凝。蒸餾結(jié)束后，收集精鎘，送入熔爐，在400 500。C下熔融， 生產(chǎn)鎘錠。本工藝段利用電能加熱，設(shè)計爐溫為600°C;產(chǎn)生的鎘渣作為一 次真空蒸餾原料。(5) —次真空蒸餾中未被汽化的物質(zhì)主要成分為鎳鐵金屬，按照質(zhì)量比為 1:5添加炭粉，利用中頻感應(yīng)爐升溫熔化，保持煅燒溫度為1700~ 1800°C, 煅燒時間為4 5h，生產(chǎn)鎳《失合金，作為特種鋼的原料。(6)真空蒸餾爐燃燒產(chǎn)生的高溫爐氣，經(jīng)過換熱器換熱，回收蒸汽能，爐溫 降至40(TC,作為低溫焙燒窯加熱氣體。(7 M氐溫焙燒窯產(chǎn)生的含鎘廢氣采用洗滌i^洗滌處理，操作方式為二級洗滌。 設(shè)計一級洗滌塔氣體入口溫度為400°C，上部不設(shè)除霧器，二級洗滌塔氣體 入口溫度為100°C,上部設(shè)置除霧器，進行氣水分離。洗滌水進入洗滌水池 沉淀，清液返回洗滌i^中循環(huán)使用，泥渣脫水后，作為真空蒸餾的原料；廢 氣通過煙囪排放。本工藝中鎘回收率為99.9%，鎘純度為99.97%， 4臬回收率為100°/。，鎳 鐵合金中鐵與鎳占95%。 實施例2:其它條件不變，將實施例1的(1)中破碎方式改為刺輥式破碎機破碎， 將真空蒸餾的真空度改為80Pa，最終鎘回收率99.5%,鎘精度99.9%，鎳回 收率100%，鎳鐵合金中鐵與鎳占91%。
權(quán)利要求
1、一種從廢舊鎳鎘電池中提取鎘、生產(chǎn)鎳鐵合金的成套工藝，其具體步驟為步驟1將廢舊鎳鎘電池破碎；步驟2將破碎后的電池預(yù)焙燒；步驟3將焙燒后的物質(zhì)與還原劑混合，真空蒸餾，將產(chǎn)生的鎘蒸汽冷凝，得到粗鎘；步驟4將粗鎘與還原劑混合，真空蒸餾，將產(chǎn)生的鎘蒸汽冷凝，得到精鎘；步驟5將真空蒸餾中未被汽化的物質(zhì)與還原劑混合，高溫熔化，生產(chǎn)鎳鐵合金。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于預(yù)焙燒溫度為200~450°C， 焙燒時間為5 10h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于預(yù)焙燒時采用步驟3中真空 蒸餾產(chǎn)生的高溫爐氣進行加熱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟3中所述的還原劑為炭 粉，其與原料的質(zhì)量比為1:50 ~ 100。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟3中真空蒸餾的溫度為 900~ 1000°C,真空度為20~200Pa，時間為5 10h。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟4中所述的還原劑為炭 粉，其與原料的質(zhì)量比為1:5-20。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟4中真空蒸餾的溫度為 500~600°C，真空度為20~200Pa，時間為0.5 5h。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟5中所述的還原劑為炭 粉，其與原料的質(zhì)量比為1:5~20。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于步驟5中的溫度為1700~ 1800°C，煅燒時間為4~5h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從廢舊鎳鎘電池中提取鎘、生產(chǎn)鎳鐵合金的成套工藝，將廢舊鎳鎘電池破碎，送入低溫焙燒窯中預(yù)焙燒，焙燒后的原料與還原劑混合，進行真空蒸餾，收集冷凝段中的產(chǎn)物，經(jīng)過精煉，生產(chǎn)精鎘產(chǎn)品；未被汽化的物質(zhì)經(jīng)過精煉，可生產(chǎn)鎳鐵合金。本發(fā)明實現(xiàn)了廢舊鎳鎘電池中鎘和鎳的分離和提取，其中高效鎘回收工藝，鎘回收率可達99.8％以上，鎘純度99.9％以上，金屬鎳全量回收，充分利用了廢棄物，無二次污染，創(chuàng)造了非?？捎^的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。
文檔編號C22B7/00GK101220412SQ20071019105
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者馮景偉, 周培國, 卓 孟, 張繼彪, 彭曉成, 李軍狀, 李坤權(quán), 李培培, 李繼紅, 盛國大, 羅興章, 耳 聶, 趙國華, 正 鄭, 高順枝, 黃星發(fā) 申請人:南京大學(xué)