專利名稱:從廢鋅錳干電池中提取二氧化錳及鋅的方法
本發(fā)明屬于一次廢電池有用物料再生領(lǐng)域。通常含有大量有用金屬的廢電池被使用者拋棄，從資源角度來(lái)看是極大的浪費(fèi)。為了從廢電池中回收二氧化錳和鋅，日本特許昭52-7813和中國(guó)北京礦冶研究總院發(fā)表的“焙燒一電積法處理廢鋅錳干電池”文章(見(jiàn)《有色金屬》1985 NO2)中分別提出了“焙燒-浸出-凈化-電解”工藝，其原則流程見(jiàn)附圖1。它由如下四道主要工序構(gòu)成(1)焙燒-廢電池經(jīng)破碎后在500-1000℃的溫下焙燒3-20小時(shí)，在焙燒中炭棒、瀝青、塑料等可燃物都被燒掉，而二氧化錳變成低價(jià)氧化物，金屬鋅被熔化。
(2)浸出-將焙燒后的物料除去銅帽和鋅粒再用硫酸溶液浸出。
(3)凈化-浸出液進(jìn)行除鐵、銅、鎘和鎳。
(4)電解-經(jīng)上述處理的溶液在電解槽中電解。陽(yáng)極用石黑，陰極用鋁板。電解時(shí)在陽(yáng)極析出二氧化錳，陰極析出金屬鋅。
其優(yōu)點(diǎn)為①通過(guò)焙燒，可從爐氣中回收高濃度的氧化銨溶液;②焙燒可減少下一步濕法處理的物料量。但上述方法存在著①焙燒過(guò)程產(chǎn)生大量碳?xì)浠衔镉泻怏w，嚴(yán)重污染環(huán)境;②電池鋅殼為純鋅，全部進(jìn)入焙燒、浸出、凈化、電解過(guò)程很不經(jīng)濟(jì);③焙砂中鋅塊浸出速度慢;④對(duì)于滿足鋅-二氧錳同時(shí)電解而言，浸出液中鋅-二氧化錳比例難以控制等缺點(diǎn)。
本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種既能消除二次污染，又能綜合處理金屬鋅渣或硫化鋅精礦的從廢電池中再生二氧化錳和鋅的方法。
本發(fā)明的特征是將廢電池經(jīng)破碎后分選出的二氧化錳物料置于硫酸溶液中，在攪拌條件下均勻加入金屬鋅渣或硫化鋅精礦，用鐵作促進(jìn)劑，并控制適當(dāng)?shù)臏囟龋瑫r(shí)間和液固比進(jìn)行浸出。浸出液進(jìn)行凈化和電解。
本發(fā)明的原則流程如附圖2所示，其主要工序包括(1)破碎-將廢電池用粉碎機(jī)破碎，使電池陰極合劑及陽(yáng)極鋅筒外露。
(2)分選-破碎的廢電池分別選出鋅殼、鐵皮、銅帽、紙和塑料。
(3)浸出-將分選的二氧化錳物料置于硫酸溶液中，在攪拌條件下均勻加入金屬鋅渣或硫化鋅精礦，用鐵作促進(jìn)劑進(jìn)行浸出。浸出過(guò)程反應(yīng)式為
浸出條件為溫度65-100℃，最佳溫度70-90℃;時(shí)間2-15小時(shí)，最佳時(shí)間4-10小時(shí);液固比3-12∶1，最佳液固比4-9∶1;鐵1-6g/l，殘酸12-30g/l。
(4)凈化-浸出液中含有一定量的氯、鐵、銅、鈷等雜質(zhì)，對(duì)電解過(guò)程不利，可采用常規(guī)方法除去。部分含鐵的凈化渣返回浸出工序。
(5)電解-凈化后的溶液進(jìn)入電解槽，電解槽陽(yáng)極用炭棒，陰極用鋁板，鋅與二氧化錳在同一槽內(nèi)同時(shí)進(jìn)行電解。其反應(yīng)式為
電解產(chǎn)品為電解鋅和電解二氧化錳。
廢電解液返回浸出過(guò)程。
通常，由于廢電池中的MnO2和Mn2O3在沒(méi)有還原劑存在時(shí)不能溶于酸，因此要使它們?nèi)苡谒岜仨氂柘葘⑵溥M(jìn)行還原焙燒。另一方面，在單獨(dú)浸出金屬鋅渣時(shí)，金屬鋅在酸溶時(shí)析出大量的氫氣，而且浸出過(guò)程反應(yīng)緩慢。本發(fā)明就是將兩者的還原-氧化浸出過(guò)程結(jié)合起來(lái)，利用金屬鋅渣中的鋅還原廢電池中的MnO2和Mn2O3，以達(dá)到鋅、錳同時(shí)浸出的目的。
本發(fā)明中金屬鋅渣可以是鍍鋅渣、或精煉鋅渣、或金屬鋅屑、或硫化鋅精礦。為了保證反應(yīng)(1)和(2)的動(dòng)力學(xué)條件實(shí)現(xiàn)，浸出過(guò)程中必須存在有促進(jìn)劑。本發(fā)明采用鐵作為促進(jìn)劑，在浸出過(guò)程中其反應(yīng)如下
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是①去掉了廢電池回收常規(guī)工藝中的焙燒工序，消除了二次污染;(2)廢電池經(jīng)破碎分選出的鋅片可直接回收，既提高了鋅的回收率，又能降低生產(chǎn)成本;③在廢電池回收過(guò)程中既縮合處理了金屬鋅渣，又提高了浸出反應(yīng)速度;④浸出液中鋅與二氧化錳的比例能滿足電解的要求。另外本發(fā)明還具有金屬回收率高、成本低和產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明適用于各種廢鋅錳干電池中的鋅與二氧化錳回收。
實(shí)例1.用廢鋅錳干電池34kg，經(jīng)(1)和(2)兩工序后得廢電池二氧化錳物料17.63kg;鋅片7.15kg紙屑、塑料、銅帽、鐵皮4.39kg。廢電池二氧化錳物料主要成份如下(%)Zn 15.98 Mn 19.10Fe 2.77 Cu 0.63將上述二氧化錳物料7.1kg和含鐵8-15g/l的鐵渣2.0kg放入硫酸溶液中，邊攪拌邊加入含鋅72.5%鍍鋅渣2.0kg進(jìn)行浸出。浸出溫度80℃，液固比4.35∶1，殘酸20g/l，時(shí)間7小時(shí)，浸出液成份如下(g/l)Zn 71.33 Mn 32.38Fe 1.78 Cu 0.507鋅的浸出率為96%，錳的浸出率為91%。
浸出液經(jīng)凈化后的成份為(g/l)Zn 73.63 Mn 44.18Fe 0.001 Cu 0.00035Co 0.00066凈化液電解后產(chǎn)品質(zhì)量如下(%)Cu Cd Fe Pb電解鋅 0.00095 0.00031 0.00074 0.0031MnO20.0023 0.025 0.007實(shí)例2將相同于實(shí)例1中的二氧化錳物料71kg與鐵渣23kg加入硫酸溶液中，然后均勻加入12kg金屬鋅屑。浸出溫度70℃。殘酸14.67g/l，液固比8∶1攪拌9小時(shí)。浸出液成份為(g/l)Zn 83.16 Mn 28.86Fe 1.92 Cu 0.57浸出液凈化后成份為(g/l)Zn 66.71 Mn 22.39 Fe 0.05Cu 0.0005 Co 0.0018凈化液電解后產(chǎn)品質(zhì)量如下(%)Cu Cd Fe Pb電解鋅 0.00095 0.00031 0.00074 0.0031MnO20.0068 0.025 0.03實(shí)例3將相同于實(shí)例1中的二氧化錳物料308g放入硫酸液中，邊攪拌邊加入硫化鋅精礦124g，硫化鋅精礦成份如下Zn 50.38 Fe 11.25 S 29.96Pb 1.72 Cu 0.28 Cd 0.28Co 0.0035浸出溫度90℃，殘酸28g/l，攪拌時(shí)間4小時(shí)。浸出液成份為(g/l)Zn 92.5 Mn 42.4 Fe 6.82Cu 0.39
凈化后成份為(g/l)Zn 87.4 Mn 37.5 Fe 0.009Cu 0.0002 Co 0.0006凈化液電解后產(chǎn)品質(zhì)量為(%)Cu Cd Fe Pb電解鋅 0.00098 0.002 0.0021 0.005MnO20.0013 0.014 0.01權(quán)利要求
1.從廢鋅錳干電池中提取二氧化錳及鋅的方法，由破碎、浸出、凈化、電解工序構(gòu)成，其特征是將廢電池破碎后分選出的二氧化錳物料，添加部分鐵渣置于硫酸溶液中，在攪拌條件下均勻加入金屬鋅渣或硫化鋅精礦，控制條件溫度65-100℃，液固比3-12∶1，浸出時(shí)間2-12小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是浸出溫度70-90℃，鐵1-6g/l，殘酸12-30g/l，液固比4-9∶1，時(shí)間4-10小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是金屬鋅渣可以是鍍鋅渣、或精煉鋅渣、或金屬鋅屑。
專利摘要
從廢鋅錳干電池中提取二氧化錳及鋅的方法，屬于一次廢電池有用物料再生領(lǐng)域。本發(fā)明是將廢電池破碎后分選出的二氧化錳物料與金屬鋅渣或硫化鋅精礦在硫酸溶液中同時(shí)浸出，利用二氧化錳和鋅的還原-氧化作用，用鐵作促進(jìn)劑強(qiáng)化浸出，從而提高了二氧化錳和鋅的浸出率，綜合回收廢電池中的鋅錳和金屬鋅渣中的鋅，并省去了常規(guī)方法的焙燒工序，消除二次污染，提高了金屬回收率，降低了成本。本發(fā)明適用于處理各種廢鋅錳干電池。
文檔編號(hào)C25C1/16GK87102008SQ87102008
公開(kāi)日1988年10月19日 申請(qǐng)日期1987年3月27日
發(fā)明者鐘竹前, 梅光貴, 黃茂春, 湯祖堯, 朱一永, 鐘少林, 蔡傳算, 劉榮義 申請(qǐng)人:中南工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan