镍镉废电池正极材料的浸出方法

一种镍镉废电池正极材料的浸出方法

[专利摘要]本发明介绍了一种镍镉废电池正极材料的浸出方法，将镍镉废电池经煅烧预处理分离得到的正极材料和酒糟加入耐压、耐硫酸、硝酸腐蚀的反应釜中，加入硫酸和硝酸混合溶液，在密闭条件下搅拌浸出。

【专利说明】镍镉废电池正极材料的浸出方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种镍镉废电池正极材料的浸出方法。

【背景技术】

[0002] 镍镉电池是一种应用十分广泛的电池，电池报废后会产生大量的废电池，由于此类电池中含有大量的重金属，如果将其丢弃到环境中，将对环境造成极大的直接和潜在的危害。镍镉废电池的正极材料中主要含有镍和钴，二者总含量高达60%左右，回收价值极高。目前，从镍镉废电池正极材料中回收镍和钴的工艺主要有火法冶金和湿法冶金。火法冶金所得产物为合金材料，难以得到较纯的镍和钴。湿法冶金工艺相对容易得到较纯的镍和钴。浸出是湿法冶金工艺中不可缺少的工序。目前镍镉废电池正极材料的浸出方法主要有盐酸浸出、硫酸浸出、硝酸浸出和混酸（硫酸加硝酸）浸出。盐酸浸出法设备腐蚀大，酸雾产生量大，污染环境。硫酸浸出法消耗较昂贵的还原剂（如双氧水等）。硝酸浸出法消耗大量硝酸，产生大量氮氧化物，污染环境。凡是湿法工艺都存在如何经济地提高浸出速度，提高金属浸出率，降低酸耗及其他辅助材料消耗的问题。硝酸加工工业纯氧浸出法和混酸加工工业纯氧浸出法虽然很好地解决了上述问题，但浸出设备相对复杂，废电池浸出所需工业纯氧用量不大。废旧电池处理企业现场生产工业纯氧供自用经济性不高，且工业纯氧的储存、运输和使用都比较麻烦。研制一种设备腐蚀小、浸出速度快、浸出率高、酸耗及其他辅助材料消耗少、使用方便、基本无环境污染的镍镉废旧电池正极材料浸出方法，具有十分重要的实用价值。

【发明概要】

针对目前镍镉废电池正极材料浸出的问题，本发明的目的在于寻找一种金属浸出率高、浸出速度快、浸出率高、酸耗及其他辅助材料耗量低、使用方便、无需昂贵的还原剂、基本无环境污染的镍镉废电池正极材料的浸出方法，其特征在于将从镍镉废电池中分离并经焙烧预处理得到的正极材料和≤1.5mm的浸出液加入到耐压、耐硫酸和硝酸腐蚀的反应釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密闭条件下搅拌浸出。浸出结束后进行液固分离，得到所需的浸出液。反应温度为50℃～80℃，浸出的硫酸初始浓度为1mol/L～4mol/L，硝酸初始浓度为5g/L～10g/L，浸出时间为2h～4h，浸出过程采用搅拌，搅拌速度为30r/min～120r/min。加入的硫酸量为加入到反应容器中的正极材料中浸出全部金属所需硫酸理论消耗量的110％～140％。加入的酒糟量为正极材料中镍、钴干基总质量的60％～75％。

本发明的目的是这样实现的：在密闭的、有酒糟和硝酸存在的条件下，用硫酸浸出经过焙烧预处理后的镍镉废电池正极材料（材料中的镍和钴均以金属氧化物的形式存在）时，浸出过程中主要发生如下化学反应：

NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O

CoO + H2SO4 = CoSO4 + H2O

+=n（）HSO4

η（）HSO4+ηＨ20=+8HNO3=8N0+6C02+IOH2O

+ = 8nN0 + 6nC02 + 9nH20

++2N0=+2HN03+5H20

Ni2O3和Co2O3的总反应为：

+ + = + 6nC02 + Co2O3 + + = + 6nC02 +酒糟中的其它有机物也与硝酸发生反应，生成NO、C02和H2O，生成的NO再与Ni2O3、Co2O3按上述反应生成NiSO4、CoSO4、HNO3和H2O。

[0005] 由于硝酸与酒糟的反应速度较快，生成的NO也较快地与Ni2O3和Co2O3发生反应，从而加速了整个浸出过程，使Ni2O3和Co2O3浸出较完全。NO可以彻底破坏正极材料中高价氧化物的层状结构，提高有价金属的浸出率。

[0006] 与现有方法相比，本发明的突出优点在于：以酒糟为还原剂、硝酸为浸出促进剂对镍镉废电池正极材料进行浸出，反应速度快、反应酸度低、硫酸和还原剂消耗量少、酒糟价格低廉；正极材料中高价氧化物的层状结构被彻底破坏，可提高金属浸出率；浸出液后续处理无需大量酸中和，成本低；浸出液后续处理产生的废弃物量少，减少了污染治理成本，具有明显的经济效益和环境效益；过程在密闭条件下进行，避免了NO逸出造成的环境污染。

具体实现方法

实施例1：将煅烧预处理后的镍镉废电池正极材料100g(含镍55.2%，钴3.8%)、1.5mm酒糟35.5g加入到2L钛衬压力反应釜中，加入硫酸浓度1.5mol/L、硝酸浓度5g/L的混合酸溶液800ml，在50℃~60℃下搅拌(搅拌速度80r/min)4h。浸出结束后进行液固分离，得到浸出液770ml(不含浸出渣洗涤水)。镍、钴的浸出率分别为99.1%、99.0%(按进入浸出液和浸出渣洗涤液的镍、钴计算)。

实施例2：将镍镉废旧电池正极材料500g(含镍55.2％、钴20.4％、镉20.3％)进行煅烧和预处理。

3.8%)(将1.5mm酒糟220g加入5L钛衬压力反应釜中，加入硫酸浓度3.0mol/L、硝酸浓度10g/L的混合酸液，在70℃~80℃（搅拌速度70r/min）下搅拌2h，浸出结束后进行液固分离，得浸出液（不包括浸出渣洗涤水），镍、钴的浸出率分别为99.5%、99.1%（以进入浸出液和浸出渣洗涤液的镍、钴计算）。

【维权请求】

1.一种镍镉废电池正极材料的浸出方法，其特征在于：将镍镉废电池经焙烧预处理分离得到的正极材料和粒径小于1.5mm的酒糟加入耐压、耐硫酸、硝酸的反应釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，在密闭条件下搅拌浸出，浸出完成后进行液固分离，得到所需的浸出溶液，反应温度为50℃～80℃，浸出的硫酸初始浓度为1mol/L～4mol/L，硝酸初始浓度为5g/L～10g/L，浸出时间为2h～4h，浸出过程采用搅拌，搅拌速度为30r/min～120r/min，硫酸的加入量为100mg/L～200mg/L，硝酸的加入量为100mg/L～300mg/L。所加入的硫酸量为加入反应容器中的正极材料中浸出全部金属所需硫酸理论消耗量的110％～140％，酒糟的加入量为正极材料中镍、钴干基总质量的60％～75％。

【证件编号】C22B7/

【公开日】2014年4月30日申请日：2013年12月29日优先权日：2013年12月29日

【发明人】龙秉清、方绪坤、周迅申请人：四川师范大学