废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法
专利名称：从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法
技术领域：
本发明涉及废旧镍镉电池，具体涉及一种回收废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的方法。
背景技术：
随着我国人民生活水平的提高，对电子科技产品的需求也日益增多，电池的使用越来越广泛，深入到人们的生活中。我国是镍镉电池的生产大国和使用大国，据统计，我国每年报废镍镉电池有1.2亿只，2005年我国报废镍镉电池达6亿只。废旧镍镉电池属于危险废物，其中含有大量的镉、镍等重金属物质以及酸碱性电解液等有毒有害物质，这些物质一旦进入环境，就会造成严重的污染。而我国目前还没有较好的处理方法，大多数废旧镍镉电池往往随生活垃圾填埋、焚烧，废旧镍镉电池中的镉、镍等重金属未能得到有效回收。从材料角度看，这些废旧镍镉电池只是暂时失去了使用价值，其基本特性并没有改变。因此，从另一个角度看，废旧电池也是一种资源。有资料显示，每公斤废旧镍镉电池中含有116-556克镍和11-173克镉，如果合理开发利用，将节省大量资源。目前，回收废旧镍镉电池的主要技术有湿法冶金、火法冶金、生物冶金、物理法或几种处理技术的组合。火法处理废旧电池简单实用，易于工业化，回收的金属纯度高，因此被广泛应用。专利“回收废旧镍镉电池的真空蒸馏工业设备”(郑正，专利号2.9)，该发明是一种回收废旧镍镉电池中镉的真空蒸馏工业设备。专利“一种废旧镍镉电池中镉的回收方法”（潘德安，申请号2.X），采用低温火法氧化-氨浸浮选法对废旧镍镉电池进行破碎、焙烧、筛分、浮选，回收废旧镍镉电池中的镉。上述专利虽然可以实现废旧镍镉电池中镉的分离回收，但无法有效回收废旧镍镉电池中另一种有害物质镍，实现废旧镍镉电池的无害化处理。专利“一种废旧镍镉电池的资源化生产方法”(雷利旭，申请号2.4)首先采用物理方法将镍镉电池各组分分离，再将分离后的正负极采用湿法冶金法处理，得到Ni(OH)2和Cd(0H)2。该专利虽然可以同时实现废旧镍镉电池中镉和镍的分离回收，但回收产物为金属混合物，需要进一步加工处理。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，通过破碎-真空冶金-磁选法将废旧镍镉电池中的镉与铁、镍、钴等磁性物质分离。本发明的技术方案是：一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特征在于：该方法是在密闭条件下进行的，包括以下步骤：首先将废旧镍镉电池破碎，破碎成粒度为0.5mm-2mm的混合物料；然后将混合物料置于真空冶金炉中，加入5wt%活性炭粉后进行真空冶金分离，分离出镉金属颗粒；最后将真空冶金分离后的剩余混合金属进行磁选，分离出铁金属颗粒、镍金属颗粒和钴金属颗粒。破碎工序是将废旧镍镉电池放入破碎机进行破碎，使其解离成混合物质，破碎粒度范围为0.5mm-2mm。活性炭粉粒度小于0.15mm。真空冶金分离工艺包括以下步骤：①密封真空炉，启动真空系统抽真空，保持真空炉压力为；②开启真空炉电源，将真空炉内温度加热到500-900℃，然后恒温蒸发原料中的镉，蒸发时间为1-3小时；③将锌蒸气冷凝在冷凝器上，冷凝温度为100-400℃。
磁选过程中磁感应强度为200～500mT，磁选机转速为30～60rpm。真空冶金的原理是根据废旧镍镉电池各组分在同一温度下的蒸气压不同，通过真空蒸发、冷凝，使其在不同温度下相互分离，实现综合利用回收。因此，可以通过蒸馏或升华的方法将废旧镍镉电池中熔点低、蒸气压大的金属如镉从混合金属中分离出来，然后在一定温度下通过冷凝回收金属。本发明的技术方案是根据废旧镍镉电池中各金属元素磁性的差异，通过磁选工艺，在不均匀磁场中将铁、镍、钴等磁性金属从真空冶金后的残渣中分离出来。本发明的技术方案是利用磁选机从混合金属中分离出铁、镍、钴，实现综合利用回收。磁选过程中，磁感应强度为200～500mT，磁选机转速为30～60rpm。本发明的具体流程为：1、将废旧镍镉电池输送至破碎机破碎至粒度为0.5mm～2mm。2、将粒度为0.5mm～2mm的废旧镍镉电池加入5%活性炭粉（粒度小于0.15mm）作为还原剂，在真空冶金炉中分离回收镉。在真空冶金炉中分离回收镉时，真空炉的压力维持在1X10Γ2 IX 102 Pa，加热温度为500℃，加热时间为1至3小时。
3、镉蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为100-400℃，镉回收率达98%以上，纯度达99%以上，从而将废旧镍镉电池中的镉分离出来。4、真空冶金后，采用磁选法，将真空冶金后的废旧镍镉电池混合金属中的铁、镍、钴等磁性物质分离出来。磁选过程中，磁感应强度为200-500mT，磁选机转速为30-60rpm，废旧镍镉电池中铁、镍、钴的回收率达95%以上。本发明具有成本低、效率高、结构简单、无污染的特点，克服了填埋、焚烧等方法带来的重金属污染问题，减少了环境污染。同时回收产物是金属单质而非金属化合物，具有较高的附加值。
图1为本发明从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法流程图。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不应仅限于此。请先参阅图1，图1为本发明一种回收废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的方法流程图。如图所示，一种回收废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的方法，该方法在密闭条件下进行，包括以下步骤：首先将废旧镍镉电池粉碎成粒径为0.5mm-2mm的混合物料；然后，将混合物料置于真空冶金炉中，加入5wt％活性炭粉后进行真空冶金分离工艺，分离出镉金属颗粒；最后，将真空冶金分离工艺后的残余混合金属进行磁选，分离出铁金属颗粒、镍金属颗粒和钴金属颗粒。处理时，首先通过传送带将废旧镍镉电池送入破碎机破碎成粒度为0.5mm-2mm的碎片；然后通过传送带将粒度0.5mm-2mm的碎片送入真空冶金分离设备，添加2wt％的活性炭粉(粒径小于0.15mm)作为还原剂进行镉金属的分离；再通过传送带将真空冶金后的残渣送入磁选设备将磁性物质和非磁性物质分离；分离出非磁性物质铜、钾等金属颗粒和磁性物质铁、镍、钴等金属。实施例1先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0.5-1mm的混合物料，然后将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入活性炭粉(粒径小于0.15mm)作为还原剂，密封真空炉并启动真空系统排气，真空炉的真空度在0.01Pa。真空炉内温度加热至500℃。
然后恒温蒸发镉，蒸发时间为1小时。镉蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为100℃，镉回收率为98.5％，纯度为99.6％。蒸发后的混合金属进行磁选，继续净化分离。磁选过程中，磁感应强度为200mT，磁选机转速为30rpm，铁、镍、钴回收率均达98.3％以上。实施例2首先将废旧镍镉电池破碎成粒度为1-2mm的混合物料，然后将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入3wt％的活性炭粉(粒度小于0.15mm)作为还原剂。真空炉密封后，启动真空系统抽气，真空炉真空度为101%，加热真空炉内温度至750℃，恒温蒸发原料中的镉，蒸发时间为2小时，镉蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为200℃，镉回收率为99.5%，纯度为99.4%。将蒸发出的混合金属进行磁选继续净化分离。磁选过程中磁感应强度为350mT，磁选机转速为40rpm，铁、镍、钴回收率达96.1%。实施例3先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0.75-1.5mm的混合物料，然后，将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入5wt％活性炭粉(粒径小于0.15mm)作为还原剂，密封真空炉并启动真空系统排气，真空炉的真空度在100Pa。真空炉内温度加热至900℃。然后保持温度恒定，使原料中的镉蒸发，蒸发时间为3小时。镉蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为400℃，镉回收率99.7%，纯度99.2%。蒸发出来的混合金属经过磁选进一步净化分离。磁选过程中，磁感应强度为500mT，磁选机转速为60rpm，铁、镍、钴回收率均达到95.5%。
实施例4首先将废旧镍镉电池粉碎成粒径为0.8～1.2mm的混合料。然后将粉碎后的物料放入真空冶金炉中，加入2.5wt％的活性炭粉(粒径小于0.15mm)作为还原剂。真空炉密封后，启动真空系统抽空，使真空炉真空度在1.5Pa。将真空炉内温度加热至650℃。然后恒温使原料中的镉蒸发，蒸发时间为2.5小时。镉蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为300℃。镉回收率为99.6％，纯度为99.3％。蒸发后的混合金属经过磁选，继续净化分离。磁选过程中磁感应强度为320mT，磁选机转速为45rpm，铁、镍、钴回收率达95.4%。实施例5首先将废旧镍镉电池破碎成粒度为0.75～1.5mm的混合料，然后将破碎料放入真空冶金炉中，加入1.8wt％的活性炭粉(粒度小于0.15mm)作为还原剂，密封真空炉后，启动真空系统抽空使真空炉真空度为381℃，加热真空炉内温度至840℃，然后恒温蒸发原料中的镉，蒸发时间为2.5小时。镉蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为230℃，镉回收率达98.9%，纯度达99.4%。蒸发出来的混合金属经过磁选，继续净化分离。磁选过程中，磁感应强度为460mT，磁选机转速为35rpm，铁、镍、钴回收率达95.6%。
索赔
1.一种从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法，其特征在于：该方法在密闭条件下进行，首先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0.5mm～2mm的混合物；然后将该混合物置于真空冶金炉中，加入5wt％活性炭粉后进行真空冶金分离工艺，分离出镉金属颗粒；最后对真空冶金分离工艺后的残余混合金属进行磁选工艺，分离出铁金属颗粒、镍金属颗粒和钴金属颗粒。
2.根据权利要求1所述从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法，其特征在于：所述破碎工艺是将废旧镍镉电池放入破碎机中破碎，使其解离为混合物质，破碎粒度范围为0.5mm-2mm。
3. 根据权利要求1所述的从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍和钴的方法，其特征在于所述的活性炭粉的粒径小于0. 15mm。
4.根据权利要求 1所述的从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法，其特征在于：真空冶金分离工艺包括如下步骤：1.密封真空炉，启动真空系统抽空空气，维持真空炉压力为1×10-2pa；2.启动真空炉电源，将真空炉升温至500-900℃，然后恒温使原料中的镉蒸发，蒸发时间为1-3小时；3.在冷凝器上冷凝锌蒸气，冷凝温度为100-400℃。
5.根据权利要求1所述从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法，其特征在于：磁选过程中磁感应强度为200～500mT，磁选机转速为30～60rpm。
全文摘要
一种从废旧镍镉电池中回收镉、铁、镍、钴的方法，包括以下步骤：首先将废旧镍镉电池破碎成粒度为0.5mm～2mm的混合物料；然后采用真空冶金分离法分离镉，镉回收率达98％以上，纯度达99％以上。优选采用磁分离法，将真空冶金后的废旧镍镉电池混合金属中铁、镍、钴等磁性物质分离出来，铁、镍、钴的回收率达95％以上。本发明具有成本低、效率高、结构简单、无污染的特点，克服了填埋、焚烧处理方法中重金属污染的问题，减少了环境污染，同时回收的产物是金属单质而非金属化合物，附加值高。
文件编号/
公开日期：2012年1月18日 申请日期：2011年7月27日 优先权日期：2011年7月27日
发明人：徐振明、黄奎 申请人：上海交通大学