專利名稱：鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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)：
.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。鎳鎘正負(fù)極混合材料主要含鎳、鈷和鎘，三
者的總含量高達(dá)80%以上，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?工藝得到的產(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(huì)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
針對(duì)目前鎳鎘廢電池正負(fù)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正負(fù) 極混合材料(包括通過人工或機(jī)械分離出的初級(jí)正負(fù)極混合材料、初 級(jí)正負(fù)極混合材料經(jīng)破碎和球磨或棒磨得到的正負(fù)極混合粉體材料、初級(jí)正負(fù)極混合材料或正負(fù)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(fù)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(jìn) 行鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出，浸出結(jié)束后進(jìn)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(shí)間為1 5小時(shí)，浸出過程進(jìn)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(fù)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(shí)現(xiàn)的在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件 下，'硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料(材料中的鎳和鎘呈金屬和 氧化物兩種形態(tài)，鈷呈氧化物形態(tài))時(shí)；部分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 = NiS04 + 2N02 + 2H20
3Ni + 2HN03 + 3H2S04 = 3NiS04 + 2NO + 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伴下，硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù) 極混合材料時(shí)，部分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
硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料時(shí)，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 = NiS04 + H20
在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù) 極混合材料時(shí)，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 二 3Ni2(S04)3 + 2N0 +跳O
2N0 + 02 = 2N02
3N02 + H20 = 2HN03 + NO 總反應(yīng)為
4NiO. + 6H2S04 + 02 = 2Ni2(S04)3 + 6H20 '硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料時(shí)，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，硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù) 極混合材料時(shí)，鎘生成硫酸鎘的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng) .Cd + 2HN03 + H2S04 = CdS04 + 2N02 + 2H20 3Cd + 2HN03 + 3H2S04 = 3CdS04 + 2N0 + 4H20 -2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO總反'應(yīng)為
2Cd + 2H2S04 + 02 = 2CdS04 + 2H20
硫酸浸出鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料時(shí)，氧化鎘生成硫酸鎘的過 程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
Cd0 + H2S04 = CdS04 + H20
在硫酸和硝酸總酸量過量并使用加壓工業(yè)純氧的浸出條件下，絕 大部分的鎳和鈷最終以三價(jià)形式進(jìn)入浸出液。
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(shí)現(xiàn)了工藝的清潔化。
相對(duì)于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)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(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
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43.5%、鈷 2. 3%、鎘40. 2%)加入容積為1L的襯鈦高壓釜中，加入3. Omol/L的 硫酸550ml，加入硝酸8g(以HN03計(jì))，通入0. 2MPa的工業(yè)純氧，在 50 60。C下攪拌(攪拌速度為80r/min)浸出2、小時(shí)，浸出結(jié)束后進(jìn) 行液固分離，得到520ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。反應(yīng)尾氣 約1.禮(折合成絕對(duì)壓力0.1MPa的體積)，氮氧化物濃度為2. 3 mg/m3。 鎳、鈷和鎘的浸出率分別為98.8%和96.7%和99.1% (按進(jìn)入浸出溶 液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷和鎘計(jì)算)。
實(shí)施例2:將500g鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料(含鎳43.5y。、鈷 2. 3%、鎘'40. 2%)加入容積為5L的襯鈦高壓釜中，加入2. Omol/L的硫酸4.5L，加入硝酸70g(以HN03計(jì))，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(shí)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn) 行液固分離，得到4.2L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(duì)壓力0. lMPa的體積)，氮氧化物濃度為3. 5 mg/m3。 鎳、鈷和鎘的浸出率分別為98. 5%、 96. 5%和99. 2% (按進(jìn)入浸出溶液 和學(xué)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正負(fù)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(jìn)行鎳鎘廢電池正負(fù)極混合材料的浸出，浸出結(jié)束后進(jìn)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(shí)間為1～5小時(shí)，浸出過程進(jìn)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(fù)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正負(fù)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(jìn)行鎳鎘廢電池正負(fù)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(shí)間為1～5小時(shí)，浸出過程進(jìn)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(fù)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(hào)C22B7/00GK101624653SQ20091005970
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者曾凡蕓, 濤 魏, 怡 龍, 龍炳清 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)