从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统技术方案

本发明专利技术属于稀土回收技术领域，具体涉及一种从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统。该系统是包括负极材料溶出装置、回收稀土装置；负极材料溶出装置包括相连的氧化溶出反应器、料浆过滤器；氧化溶出反应器设有负极材料入口、次氯酸溶液入口、硫酸溶液入口、料浆出口；料浆过滤器设有料浆入口、浸出液出口、滤饼出口。回收稀土装置包括稀土溶出反应器、稀土过滤器；稀土溶出反应器设有浸出液入口、氢氧化钠入口、pH值控制器、稀土反应液出口；稀土过滤器设有稀土反应液入口、滤液出口、稀土硫酸复盐出口。本发明专利技术稀土回收率高、操作方便、能耗少、成本低、无污染。

【技术实现步骤摘要】
从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统
本专利技术属于稀土回收
，具体涉及一种从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统。
技术介绍
目前对传统的镍氢电池中的有价金属回收处理方法主要采用湿法处理。湿法处理主要是采用浸出和有机溶剂萃取进行处理，即先将金属元素溶解，转移到溶液中，再用有机溶剂萃取分离镍钴，再通过反萃回收相应金属相。传统湿法工艺已经比较成熟且效率较高，但存在流程长、操作复杂、萃取后残液易造成二次污染等重大缺陷。非对称电容型镍氢电池为水系动力电池，方型钢壳，在电池中含有微量的铜、铁，其含量≤0.02wt.％，镍含量50wt.％左右，另外还含有较多的钴和稀土。金属元素的种类、含量、分布和赋存状态均与传统的镍氢电池不同，采用传统的湿法处理技术，除了要克服传统工艺的重大缺陷外，大量的稀土、镍等物质还具有磁性，难以磁力分选；而机械粉碎，又容易使集流体即泡沫镍变成碎渣，增加回收难度。另外，非对称电容型镍氢电池中镍、钴含量的质量比大约为8:1，选择电化学还原存在较大的交叉污染，不仅降低经济利用价值，且稀土均未充分回收。中国专利CN103233123A公开一种废旧稀土电容电池的综合回收方法，该方法是将废旧稀土电容电池切割，分离出电芯与零部件；将电芯加NaOH超声浸泡，然后分离出隔膜和泡沫镍，得到浸泡液；过滤，滤渣用硫酸和H2O2溶解；过滤，滤液加Na2SO4反应；将反应液过滤，滤渣为稀土硫酸复合盐，滤液经P2O4除杂、P5O7萃取分离、反萃取获得电池级硫酸镍、硫酸钴。本专利技术在氧化性条件下硫酸将主金属元素转移到溶液中，通过调节pH值产生的硫酸钠将所有稀土全部以硫酸稀土复盐回收，稀土含量高，直接被稀土冶炼企业利用，重新用于电池材料中。该专利稀土金属与镍钴等金属没有直接分离，在生成稀土硫酸复合盐的时候容易包覆镍钴等金属，造成分离不彻底。且工艺流程长，所使用的装置复杂，萃取和反萃过程会产生大量工业废水。中国专利CN106222456A公开一种从废旧镍氢电池中回收稀土并转型的方法，该方法包括破碎处理、酸浸处理、一次固液分离、一次沉淀处理、二次固液分离、硫酸稀土复盐转型处理、稀土沉淀提取七个步骤。该方法先采用硫酸浸出，再采用双氧水加热氧化，分离得到含稀土和钴、铁、锰等杂质的硫酸镍溶液，并没有将稀土金属与钴、镍、铁、锰等金属直接分离，直到进行二次固液分离才能将稀土金属与钴、镍、铁、锰等金属分离。同时该方法流程长，所使用的装置复杂。中国专利CN103682509A公开一种从废旧镍氢电池中回收混合稀土的方法，包括如下步骤：将废旧镍氢电池经过机械剥离，分离出负极材料、正极材料，负极材料经过超声波处理，把基体和负极粉分离；再将负极粉投入含有盐酸和硝酸的浸出液中，升高温度至40-60℃，浸泡2-3小时；然后过滤，调节滤液的pH值为3-6，加入水溶性碳酸盐，沉淀其中的稀土元素；最后分离、洗涤、干燥所得沉淀，并将其在惰性气体保护下煅烧得到混合稀土。本专利技术可有效地回收稀土元素，回收过程中消耗能源少，回收工艺路线短，回收效益好，极大地降低镍氢电池中含稀土废渣对环境的污染。但该专利采用超声波装置，而且其浸出温度在40-60℃，在浸出稀土的同时，也将镍钴浸出。综上，目前从负极材料中回收稀土的方法均比较复杂，其相应的装置或系统也比较复杂，也难以直接分离稀土金属和镍钴等其他金属。因此，亟需一种能够直接分离稀土和镍钴等其他金属，有效回收稀土的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够直接分离稀土和镍钴等其他金属，稀土回收率高的从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统。本专利技术所述的从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，包括相连的负极材料溶出装置、回收稀土装置；负极材料溶出装置包括相连的氧化溶出反应器、料浆过滤器；所述氧化溶出反应器设有负极材料入口、次氯酸溶液入口、硫酸溶液入口、料浆出口；所述料浆过滤器设有料浆入口、浸出液出口、滤饼出口；所述料浆出口与所述料浆入口相连；回收稀土装置包括相连的稀土溶出反应器、稀土过滤器；所述稀土溶出反应器设有浸出液入口、氢氧化钠入口、pH值控制器、稀土反应液出口；稀土过滤器设有稀土反应液入口、滤液出口、稀土硫酸复盐出口；所述稀土反应液出口与所述稀土反应液入口相连；所述浸出液出口与所述浸出液入口相连。其中：氧化溶出反应器设有搅拌桨，搅拌桨由搅拌转速控制器控制，氧化溶出反应器还设有温度控制器和反应时间控制器。负极材料入口设有负极材料粒度控制器、负极材料用量控制器；次氯酸溶液入口设有次氯酸溶液浓度控制器、次氯酸溶液用量控制器；硫酸溶液入口设有硫酸溶液浓度控制器、硫酸溶液用量控制器。氢氧化钠入口设有氢氧化钠用量控制器。回收稀土的工艺包括以下步骤：(1)将非对称电容型镍氢电池拆解得到负极材料，破碎后溶于次氯酸溶液，静置，加入硫酸溶液，浸出，过滤，得到浸出液和滤饼；(2)向浸出液中加入固体氢氧化钠，控制pH值，产生沉淀，过滤得到稀土硫酸复盐和滤液。其中：步骤(1)中，以负极材料总质量计，负极材料含有镍35-65wt.％，钴1-7wt.％，稀土金属9-15wt.％。稀土金属中主要含镧、铈、镨和钪等金属。以稀土金属总质量计，稀土金属含有镧58-67wt.％，铈28-35wt.％，镨0.8-1.5wt.％，钪0.5-1wt.％，剩余为其他稀土金属；负极材料的破碎粒度≤200μm，优选≤125μm，最优选≤75μm。所述的负极材料中不含铜和铁。步骤(1)中，次氯酸溶液浓度为5-10wt.％，次氯酸溶液与负极材料的质量比为0.5-1.5:1；次氯酸溶液用量以全部湿润负极材料为宜。步骤(1)中，静置温度为10-30℃，优选常温；静置时间为10-40min。步骤(1)中，硫酸溶液的浓度为100-220g/L，优选170-220g/L；硫酸溶液与负极材料的质量比为1-10:1。步骤(1)中，浸出过程为常压浸出，浸出时间为10-30min，优选15-22min；浸出温度为10-30℃，优选常温。步骤(1)中，经检测，浸出液中不含镍和钴。步骤(1)中，滤饼的处理方式：利用硫酸溶液溶出滤饼，分离后得到镍钴溶出液和溶出渣；将镍钴溶出液加入固体氢氧化钠，形成钴型氢氧化镍沉淀。其中：所述的硫酸溶液的浓度为160-220g/L，优选180g/L，所述的溶出温度为70-100℃，优选85-95℃，溶出时间30-180min；步骤(2)中，pH值<7；优选pH值<5；步骤(2)中，调整滤液中硫酸的浓度为100-220g/L，再将滤液返回浸出工序循环利用，优选硫酸浓度170-220g/L。步骤(2)中，所述的稀土硫酸复盐作为稀土原料按照常规方式处理回收稀土。本专利技术中的次氯酸溶液、硫酸溶液，均指其水溶液。本专利技术采用次氯酸溶液与负极材料混匀静置，能够将低价镍钴氧化成高价，为后续滤饼中镍钴的回收奠定基础，同时次氯酸分解产生的盐酸与加入的硫酸一起浸出稀土，浸出效果更好。另外，本专利技术浸出温度为10-30℃，优选常温下进行。由于稀土金属溶解度随温度升高而减少，而镍钴的溶解度随温度升高而增大，在10-30℃下只能浸出稀土金属，从而实现了稀土金属与其他金属的分离。浸出液通过加入固体氢氧化钠调节pH值，氢氧化钠与硫酸产生的硫酸钠直接将稀土沉淀下来，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，包括相连的负极材料溶出装置、回收稀土装置；其特征在于：负极材料溶出装置包括相连的氧化溶出反应器(23)、料浆过滤器(10)；所述氧化溶出反应器(23)设有负极材料入口(26)、次氯酸溶液入口(27)、硫酸溶液入口(1)、料浆出口(8)；所述料浆过滤器(10)设有料浆入口(9)、浸出液出口(11)、滤饼出口(22)；所述料浆出口(8)与所述料浆入口(9)相连；回收稀土装置包括相连的稀土溶出反应器(15)、稀土过滤器(18)；所述稀土溶出反应器(15)设有浸出液入口(12)、氢氧化钠入口(13)、pH值控制器(21)、稀土反应液出口(16)；稀土过滤器(18)设有稀土反应液入口(17)、滤液出口(19)、稀土硫酸复盐出口(20)；所述稀土反应液出口(16)与所述稀土反应液入口相连(17)；所述浸出液出口(11)与所述浸出液入口(12)相连。

【技术特征摘要】
1.一种从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，包括相连的负极材料溶出装置、回收稀土装置；其特征在于：负极材料溶出装置包括相连的氧化溶出反应器(23)、料浆过滤器(10)；所述氧化溶出反应器(23)设有负极材料入口(26)、次氯酸溶液入口(27)、硫酸溶液入口(1)、料浆出口(8)；所述料浆过滤器(10)设有料浆入口(9)、浸出液出口(11)、滤饼出口(22)；所述料浆出口(8)与所述料浆入口(9)相连；回收稀土装置包括相连的稀土溶出反应器(15)、稀土过滤器(18)；所述稀土溶出反应器(15)设有浸出液入口(12)、氢氧化钠入口(13)、pH值控制器(21)、稀土反应液出口(16)；稀土过滤器(18)设有稀土反应液入口(17)、滤液出口(19)、稀土硫酸复盐出口(20)；所述稀土反应液出口(16)与所述稀土反应液入口相连(17)；所述浸出液出口(11)与所述浸出液入口(12)相连。2.根据权利要求1所述的从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，其特征在于：氧化溶出反应器(23)设有搅拌桨(4)，搅拌桨(4)由搅拌转速控制器(5)控制，氧化溶出反应器(23)还设有反应温度控制器(6)和反应时间控制器(7)。3.根据权利要求1所述的从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，其特征在于：负极材料入口(26)设有负极材料粒度控制器(25)、负极材料用量控制器(24)；次氯酸溶液入口(27)设有次氯酸溶液浓度控制器(28)、次氯酸溶液用量控制器(29)；硫酸溶液入口(1)设有硫酸溶液浓度控制器(2)、硫酸溶液用量控制器(3)。4.根据权利要求1所述的从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，其特征在于：氢氧化钠入口(13)设有氢氧化钠用量控制器(14)。5.根据权利要求1-4任一所述的从电容型镍氢电池负极材料中回收稀土的系统，其特征在于：回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚莉，楚玮，蒋志军，李德刚，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37