專利名稱：鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳氫廢電池正負極混合材料的 一種浸出方法。
背景技術(shù)：
鎳氫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。鎳氫正負極混合材料主要含鎳、鈷和稀土，
三者的總含量高達85 97%，很具回收價值。目前從鎳氫廢電池正負 極混合材料中回收鎳、鈷和稀土的工藝主要有火法工藝和濕法工藝。 火法工藝得到的產(chǎn)品為合金材料，很難獲得較純的鎳、鈷和稀土。濕 法工藝比較容易得到較純的鎳、鈷和稀土。浸出是濕法工藝中必不可 少的一個過程。目前鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出方法主要有鹽 酸浸出法'、硫酸浸出法和硝酸浸出法。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，而且會產(chǎn)生大量氮氧化物，污染 環(huán)境。開發(fā)設(shè)備腐蝕小、成本低、基本無環(huán)境污染的鎳氫廢電池正負 極耀合材料的浸出方法具有較大實用價值。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前鎳氫廢電池正負極混合材料浸出的問題，本發(fā)明的目的 是尋找一種不用昂貴氧化劑，基本無氮氧化物污染的鎳氫廢電池正負 極混合材料的浸出方法，其特征在于將從鎳氫廢電池中分離出的正負 極混合材料(包括通過人工或機械分離出的初級正負極混合材料、初 級正負極混合材料經(jīng)破碎和球磨或棒磨得到的正負極混合粉體材料、初級正負極混合材料或正負極混合粉體材料經(jīng)堿洗或焙燒等預(yù)處理 得到的較純凈的正負極混合材料)放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容 器中，然后密封容器，并將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進 行鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出，浸出結(jié)束后進行液固分離，
得到所需浸出溶液。浸出溫度為20 100'C，浸出壓力為0.05 0.5MPa，浸出的硫酸初始濃度為1 5 mol/L，硝酸初始濃度為5 20g/L，浸出時間為1 5小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度30 100r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正負極混合材料中全部金屬 浸出的硫酸理論消耗量的101 200%。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件 下，硫酸浸出鎳氫廢電池正負極混合材料(材料中的鎳和鈷呈金屬和 氧化物兩種形態(tài)，稀土基本呈金屬形態(tài))時，金屬鎳生成硫酸亞鎳的 過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
Ni + 2HN03 + H2S04 = MS04 + 2N02 + 2H20
3Ni + 2跳+ 3H2S04 = 3NiS04 + 2N0 + 4H20
2N0 + 02 = 2N02
3N02 + H20 = 2HN03 + NO 總反應(yīng)為
2Ni + 2H2S04 + 02 = 2NiS04 + 2H20
在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳氫廢電池正負 極混合材料時，金屬鎳生成硫酸鎳的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)-2Ni + 6HN03 + 3H2S04 = Ni2(S04)3 + 6N02+ 6H20 2Ni + 2HN03 + 3H2S04= Ni2(S04)3 + 2N0 + 4H20 2N0 + 02 = 2N023N02 + H20 = 2HN03 + NO 總反應(yīng)為
4Ni + 6H2S04 + 302 = 2Ni2(S04)3 + 6H20
硫酸浸出鎳氫廢電池正負極混合材料時，部分氧化鎳生成硫酸亞 鎳的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
NiO + H2S04 = MS04 + H20
在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳氫廢電池正負 極混合材料時，部分氧化鎳生成硫酸鎳的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng) 2NiO + 2HN03 + 3H2S04 = Ni2(S04)3 +, 2N02 + 4H20 6NiO + 2HN03 + 9H2S04 = 3Ni2(S04)3 + 2NO + 10H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO
總反應(yīng)為
4NiO + 6H2S04 + 02 = 2Ni2(S04)3 + 6H20 在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳氫廢電池正負
極混合材料時，金屬鈷生成硫酸鈷的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
Co + 2HN03 + H2S04 = CoS04 + 2N02 + 2H20 3Co + 2HN03 + 3H2S04 = 3CoS04 + 2N0 + 4H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO
總反應(yīng)為
2Co + 02 + 2H2S04 = 2CoS04 + 2H20
硫酸浸出鎳氫廢電池正負極混合材料時，氧化鈷生成硫酸鈷的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
CoO + H2S04 = CoS04 + H20
在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳氫廢電池正負 極混合材料時，稀土生成稀土硫酸鹽的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)-
'Re + 2,3 + H2S04 = ReS04 + 2N02 + 2H20 3Re + 2HN03 + 3H2S04 = 3ReS04 + 2N0 + 4H20 2Re + 6HN03 + 3H2S04 = Re2(S04)3 + 6N02 + 6H20 2Re + 2HN03 + 3H2S04= Re2(S04)3 + 2N0 + 4H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO 總反應(yīng)為
2Re + 2H2S04 + 02 = ReS04 + 2H20
4Re + 6H2S04 + 302 = 2Re2(S04)3 + 6H20
在硝酸和硫酸總酸量過量并使用加壓工業(yè)純氧的浸出條件下，絕 大部分鎳、鈷和小部分稀土以三價形式進入浸出液；大部分稀土生成 稀土硫酸復(fù)鹽沉淀進入浸出渣中。
經(jīng)過上述一系列反應(yīng)，最終避免使用較昂貴的氧化劑，也基本不 產(chǎn)生氮氧化物污染，實現(xiàn)了工藝的清潔化。
相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點是不使用昂貴的氧化劑，基 本避免了污染物氮氧化物的產(chǎn)生，從而不需要氮氧化物的污染治理， 省去了污染治理費用，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
具體實施方法
實施例1:將100g鎳氫廢電池正負極混合材料(含鎳57.5%、鈷6.1%、稀土 13.2%)加入容積為1L的襯鈦高壓釜中，加入3.0mol/L 的硫酸600ml，加入硝酸9g(以HN03計)，通入0. 2MPa的工業(yè)純氧， 在50 6CTC下攪拌(攪拌速度為80r/min)浸出2小時，浸出結(jié)束后 進行液固分離，得到580ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。反應(yīng)尾 氣約1.2L (折合成絕對壓力0. lMPa的體積)，氮氧化物濃度為2.6 mg/m3。鎳、鈷和稀土的浸出率分別為98. 6%和97. 2%和6. 4% (按進入 浸出溶液和浸出渣洗漆液中的鎳、鈷和稀土計算)。
實施例2:將500g鎳氫廢電池正負極混合材料(含鎳57. 5%、鈷 6.1%、稀土 13.2%)加入容積為5L的襯鈦高壓釜中，加入2.0mol/L 的硫酸4.5L，加入硝酸70g(以HN03計)，通入0. lMPa的工業(yè)純氧， 在60 7CTC下攪拌(攪拌速度為80r/min)浸出3小時，浸出結(jié)束后 進行液固分離，得到4.8L浸出溶液(不包括浸出渣洗滌水)，反應(yīng)尾 氣約1L(折合成絕對壓力0. lMPa的體積)，氮氧化物濃度為3. 3 mg/m3。 鎳、鈷和稀土的浸出率分別為98.8%、 98.1%和8.5% (按進入浸出溶 液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷和稀土計算)。
權(quán)利要求
1、一種鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出方法，其特征是將從鎳氫廢電池中分離出的正負極混合材料放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進行鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到所需浸出溶液，浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始濃度為1～5mol/L，硝酸初始濃度為5～20g/L，浸出時間為1～5小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度30～100r/min，硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正負極混合材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101～200％。
全文摘要
本發(fā)明介紹的鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出方法是將從鎳氫廢電池中分離出的正負極混合材料放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進行鎳氫廢電池正負極混合材料的浸出。浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始濃度為1～5mol/L，硝酸初始濃度為5～20g/L，浸出時間為1～5小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度30～100r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正負極混合材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101～200％。
文檔編號C22B7/00GK101629243SQ20091005969
公開日2010年1月20日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者方緒坤, 濤 魏, 怡 龍, 龍炳清 申請人:四川師范大學(xué)