废旧干电池的碱性浸出制造技术

本发明专利技术提出一种新的碱性浸出方法，采用氨水（ＮＨ＃－［３］.Ｈ＃－［２］Ｏ）、碳酸氢氨（ＮＨ＃－［４］ＨＣＯ＃－［３］）或氯化氨（ＮＨ＃－［４］Ｃｌ）配制成氨浸溶液，普通锌－锰干电池的锌壳和碱性锌－锰干电池的锌膏为氨浸原料，向溶液中鼓入空气作为氧化剂，在氨浸溶液中加入少量的钻氨络合物或铜氨络合物或这两种络合物的组合作为添加剂，使得锌的氧化浸出速度大幅度提高，达到工业化生产的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废旧干电池的回收处理在世界范围内均属难题，而之所以成为难题就是因为两个根本的问题一是在回收处理过程中的汞的控制与无害化处理，二是回收处理的成本。显然，回收处理的成本在很大程度上取决于汞的控制与无害化处理技术。在众多的处理方法中较为有前途的应当是湿法处理技术，因为在湿法处理过程中较为容易控制汞的二次污染，废旧干电池中的锌、锰等材料能够较为简易地得到回收利用，使废旧干电池的回收处理得以可持续发展。在湿法处理中最为有效的应用前景较为广阔的应当是碱性浸出技术，因为碱性浸出污染较小、条件容易控制，且汞在碱性条件下易形成汞氨络合物，使汞在处理中不易挥发，不造成污染。在碱性浸出中，采用氨浸是较为有效的解决方案。氨浸工艺是一种选择性的浸出工艺，它可以选择性地浸出干电池中的锌、铜、汞和镉。其它组分则不进入氨浸液，这就可达到初步分离的目的(比如锌与二氧化锰、铁及其他非金属物的分离)。通过进一步的净化措施，即可提纯锌、铜，无害化处理汞、镉等。然而，在氨浸条件下锌的浸出较为困难，浸出速度十分缓慢，不利于工业性的回收处理。所谓锌的浸出实际上是锌被氧化溶解在氨溶液中，而影响锌的氧化溶解速度的关键是其氧化速度。在氨浸条件下，锌与氧的反应属“气-固-液”多相反应，其反应步骤大致为进入溶液中的氧向金属表面扩散，然后在金属表面上与金属反应生成金属氧化物，金属氧化物再与溶液中的氨或碳酸氢氨反应生成金属络合物而进入溶液。在通常采用的氨浸处理温度下，空气中的氧在浸出液中的溶解度很低(约为0.004g/l)，如此低的氧含量，加上溶液温度较低造成的氧气扩散速度慢和反应物的活性低，以及固态金属在溶液中的非均匀性，使得氧分子与金属原子的碰撞反应机会相对较低，整体的反应速度就很慢。因此，氧气在氨浸系统中作氧化剂的局限性是很明显的，而如果采用其它氧化剂似乎又无经济性可言。本专利技术提出一种锌的碱性浸出工艺，采用氨水(NH3·H2O)、碳酸氢氨(NH4HCO3)或氯化氨(NH4Cl)配制成氨浸溶液，普通锌-锰干电池的锌壳和碱性锌-锰干电池的锌膏为氨浸原料，向溶液中鼓入空气作为氧化剂，在氨浸溶液中加入少量的添加剂，使得锌的氧化浸出速度大幅度提高，达到工业化生产的要求。添加在氨浸溶液中的添加剂为钴氨络合物或铜氨络合物或这两种络合物的组合。这两种络合物的高价络合离子和低价络合离子均匀地分布在氨浸液中，且两者的电位均介于需氧化的金属和氧气的电位之间，其高价络合离子可以很容易的氧化浸出液中的固态金属，而被还原后的低价络合离子又能很容易地被溶液中的氧气氧化成高价络合离子，由此加速了金属锌的氧化速度，提高了锌的浸出速度。显然，上述两种络合物在浸出过程中实际起的是运载氧气的作用，因而大幅度的提高锌的氧化浸出速度。本专利技术所述的氨浸溶液，主要由氨水(NH3·H2O)、碳酸氢氨(NH4CO3)或氯化氨(NH4Cl)配制而成，可以单独加入氨水(NH3·H2O)、碳酸氢氨(NH4CO3)或氯化氨(NH4Cl)，也可加入上述两种或三种物质的混合物。其中，氨(NH3)的加入量为10g/l-150g/l，以30g/l-80g/l为宜；碳酸氢氨(NH4CO3)的加入量为10g/l-100g/l，以30g/l-70g/l为宜；氯化氨(NH4Cl)的加入量为5g/l-60g/l，以10g/l-30g/l为宜。上述三种物质总的加入量控制在50g/l-120g/l为宜。本专利技术所述的添加剂主要是钴氨络合物或铜氨络合物或这两种络合物的组合，事实上在加入钴或铜时并不一定要以氨络合物的形式加入，可以加入钴或铜的离子，让其在氨浸溶液中形成钴氨络合物或铜氨络合物。显然，加入钴或铜的离子可以有许多种方法，如加入钴或铜的无机盐、氧化物或氢氧化物等。加入钴氨络合物或铜氨络合物的含量以钴或铜的离子浓度计钴离子的加入量可以为0.01g/l-1.00g/l，以0.05g/l-0.80g/l为宜；铜离子的加入量为0.01g/l-0.90g/l，以0.05g/l-0.60g/l为宜。显然也可加入钴或铜离子的的混合物，其总含量在0.05g/l-0.80g/l为宜。加入氨浸溶液中的钴或铜的无机盐可以是钴的草酸盐、硫酸盐、碳酸盐或氯化物或铜的硫酸盐、碳酸盐或氯化物。下面结合一些实例对本专利技术作进一步的描述实例一(对比例)原料为10支废旧碱性锌-锰干电池的内芯(只用锌膏部分)，总重量为33克，其中汞含量约为0.2％，KOH约为10％，余为锌和少量的水。浸出液各物质组成为NH4HCO380g/l；NH3，60g/l；H2O约2000ml，反应过程中保持氨和碳酸氢铵的浓度。常温鼓风(风量为0.05m3)浸出，浸出反应在一个密封的反应器中进行，尾气导出后用稀硫酸(H2SO4+H2O)和高锰酸钾(KMnO4)吸收。反应进行了约150小时，锌的浸出率约有5％。可以认为基本上没有反应。实例二原料、辅料和反应条件及过程同上，不同的是反应开始前向浸出液中加入约0.10g/l的钴离子(以草酸钴的形式加入)。反应进行了24小时，锌的浸出率约为99％，汞的浸出率约87％。实例三原料、辅料和反应条件及过程同上。不同的是反应开始前向浸出液中加入约0.05g/l的钴离子(以草酸钴的形式加入)。反应进行了30小时，锌的浸出率约为99％。汞的浸出率约85％。实例四原料为废旧普通锌-锰干电池的锌壳，10支，总重170g，含汞约0.02％，浸出液条件和反应条件同1，反应前向浸出液中加入0.05g/l的钴离子(以草酸钴的形式加入)。反应进行了约24小时，锌的浸出率约99％，汞的浸出率约90％。实例五原料为废旧普通锌-锰干电池的锌壳，10支，总重170g，含汞约0.02％，浸出液条件和反应条件同1，反应前向浸出液中加入0.05g/l的铜离子(以硫酸铜的形式加入)。反应进行了约24小时，锌的浸出率约99％，汞的浸出率约90％。由上述实例可以看出，加入钴氨络合物或铜氨络合物后可以大大提高锌在氨浸液中的氧化溶解速度，也即大大提高锌的浸出速度，为氨浸出法处理废旧干电池的工业性实施创造了条件。权利要求1.一种废旧干电池碱性浸出方法，采用主要由氨水(NH3·H2O)、碳酸氢氨(NH4CO3)或氯化氨(NH4Cl)配制成的溶液进行浸出，采用空气为氧化剂，其特征在于在上述氨浸溶液中加入钴氨络合物或铜氨络合物或上述两种络合物的组合作为添加剂。2.根据权利要求1所述浸出方法，其特征在于添加剂钴氨络合物或铜氨络合物是以加入钴或铜的无机盐、氧化物或氢氧化物的形式加入的。3.根据权利要求1所述浸出方法，其特征在于氨浸溶液中仅加入钴络合物时钴离子的浓度为0.05g/l-0.80g/l；仅加入铜络合物时铜离子的浓度为0.05g/l-0.60g/l；加入上述两者的混合物时总的离子浓度为0.05g/l-0.80g/l。4.根据权利要求1、2所述浸出方法，其特征在于加入氨浸溶液中的钴或铜的无机盐可以是钴的草酸盐、硫酸盐、碳酸盐或氯化物或铜的硫酸盐、碳酸盐或氯化物。全文摘要本专利技术提出一种新的碱性浸出方法，采用氨水(NH文档编号B09B3/00GK1416185SQ0212800公开日2003年5月7日 申请日期2002年12月6日 优先权日2002年12月6日专利技术者严逊, 严明英, 张尚斌 申请人:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废旧干电池碱性浸出方法，采用主要由氨水（ＮＨ↓［３］.Ｈ↓［２］Ｏ）、碳酸氢氨（ＮＨ↓［４］ＣＯ↓［３］）或氯化氨（ＮＨ↓［４］Ｃｌ）配制成的溶液进行浸出，采用空气为氧化剂，其特征在于：在上述氨浸溶液中加入钴氨络合物或铜氨络合物或上述两种络合物的组合作为添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：严逊，严明英，张尚斌，
申请(专利权)人：重庆钢铁集团有限责任公司，重庆钢铁研究所，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]