镍镉废电池的综合回收利用方法技术

镍镉废电池的综合回收利用方法，涉及废镍镉电池、镍氢蓄电池的无害化处理和再利用技术。将其拆散或破开外壳并混合在一起后真空加热，镉、塑料等气化挥发，气体冷凝回收镉后经活性炭净化处理达标排放。废电池粉碎后用酸充分浸取，过滤。滤渣为少量未溶解的金属返回再溶，滤液采用氧化法或中和法，并通过加热或加热充氧制备铁氧体，实现了废电池中各种重金属的整体回收利用。工艺简单易操作管理，能耗低，无二次污染。制得的铁氧体在ｐＨ值３～１０范围内不溶解，可作为工业原料使用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
，涉及镍镉、镍氢蓄废电池无害化处理及回收再生利用技术。众所周知，废电池不加处理而丢弃会污染环境，尤其是镍镉电池所含的有毒重金属镉，极易在植物中富集，因此不但通过水体、土壤等还易通过食物伤害人体健康。采用简单的真空冶金法加以处理，虽然能耗与运行成本低，二次污染小，但是此法没有将废电池中的有用物质都回收利用，造成资源浪费。为此，人们采用火法冶金和湿法冶金两种处理方法对镍镉废电池进行回收利用。其中日本关西触媒化学公司的火法冶金处理方法主要利用镉及其氧化物蒸汽压较高的特点和镍分离。剥离电池表面被覆层后在900～1200℃下进行氧化焙烧，使之分离为镍烧渣和氧化镉浓缩液，镍烧渣作为钢铁冶炼原料使用，氧化镉浓缩液经浸出净化后，制成各种镉盐或金属。美国INMETCO公司在1260℃的温度下用旋转炉处理各种已经破碎的镍镉电池，然后用水喷淋所收集的气体。水中的残渣，除了含有大量的镉外还含有铅和锌，被送到镉的精练厂提纯。炉中的铁镍残渣被送入电弧炉熔化，以制取铁镍合金，无毒残渣可以作为建筑用骨料出售。湿法冶金处理方法中东京资源公司采取先将电池被覆层剥离破碎并和污泥渣一并用硫酸浸出，除去铁等杂质。然后在镍镉液中吹入硫化氢，以形成硫化镉沉淀而分离，去除了镉的镍镉液中加入碳酸钠，形成碳酸镍出售。荷兰研究院的镍镉废电池湿法冶金回收处理是先对废镍镉电池进行破碎和筛分，粗颗粒主要为铁外壳，以及塑料和纸，通过磁分离将粗颗粒分为铁和非铁两部分，然后分别用盐酸清洗，去除粘附的镉后的铁碎片生产铁镍合金，而非铁碎片由于含有镉而作危险物处置。细颗粒用酸液浸滤，残渣作为危险废弃物处置，滤液用溶剂萃取出所含的镉。含镉的萃取液用稀盐酸再萃取，产生氯化镉溶液。最终通过电解的方法回收镉。从上述镍镉电池的回收方法可以看出，两种方法中除了火法冶金处理所需的加热温度高而带来的能耗高外，由于镉具有毒害性，产生的含镉废气和废水必须进行严格处理，因此都具有流程长、投资和运行费用高、易产生严重二次污染、综合效益低的缺点。本专利技术的目的提供一种污染少、能耗低的镍镉、镍氢蓄废电池回收处理和综合利用方法。本专利技术是这样进行的，首先将各种废镍镉电池混合在一起，外壳破开；将镍氢蓄电池拆开。然后将上述电池在600～750℃、20～30mmHg条件下真空加热处理2小时，镉、塑料等气化挥发，气体冷凝回收镉后经活性炭净化处理达标排放；接着为了回收废电池中的其他金属，将上述真空加热处理后的电池进行粉碎，并用相当于电池重量1～6倍的浓度为10～50％的硝酸、或浓度为10～40％的硫酸、或浓度为10％硝酸和20％的盐酸的混酸溶解粉碎电池中的镍、铁等重金属形成浸出液；然后将该浸出液进行过滤，滤渣为少量未溶解的金属，对其继续加上述酸以期金属进一步消解；滤液中加入碱和硫酸亚铁采用化学沉淀法制备铁氧体。最后，通过离心和干燥得到用途广泛的铁氧体产品。离心出水回用于溶解废电池的稀酸配置。本专利技术采用的化学沉淀法是指氧化法和中和法。氧化法就是在废电池的浸出液的滤液中加入硫酸亚铁，加入重量为粉碎的废电池∶FeSO4·7H2O(W/W)＝1∶2～6，用碱中和到pH＝8～9，生成含有金属离子氢氧化物沉淀的胶体悬浮液，此时，再调节pH＝10.0～12.0，在60～100℃加热恒温0.5～5.0小时，并均匀吹入纯净空气20～90分钟，使中间沉淀物氧化生成铁氧体。其离子反应方程式如下式中M2+(M+)为重金属离子Ni2+、Cd2+等，其结构式为M2+Fe3+O4(M+1/2Fe5/23+O4)。R为Na+、K+、NH4+。氧化法的反应机理如下当沉淀的氢氧化物通过电离平衡生成可溶性的二价金属羟基络合物时，二价羟基络合物与氧反应，生成三价的羟基络合物，然后二价与三价金属羟基络合物互相反应，生成固溶体形式的胶体悬浮液，并在加热或加热充氧的条件下，转变为难溶的尖晶石型铁氧体。中和法，首先在上述浸出液过滤得到的滤液中加入硫酸亚铁，加入量为废电池量∶FeSO4·7H2O(W/W)＝1∶2～6的比例，配成了铁氧体制备液，然后加入强碱溶液，调节该制备液的pH＝9.0～12.5，加热至50～100℃恒温0.5～3小时，并持续搅拌得到铁氧体结晶沉淀，经洗涤和抽滤得到潮湿的铁氧体产品，在90℃下烘干制得铁氧体产品。本专利技术的优点如下1.由于采用真空加热处理，避免了空气参与作业，产生的烟气量小，易于净化，大大降低了烟气处理规模，二次污染小。离心出水采用循环运行，减少了达标排放处理费用，降低了投资成本和运行成本。本专利技术的工艺能耗低，处理镍镉电池的耗电为1.0KWh/kg。2.由于采用酸溶解浸出加热粉碎后的废电池中的金属，浸出液过滤的滤液采用化学沉淀法制备铁氧体，真正实现了金属的整体回收利用。本专利技术的废电池回收利用率高，除塑料等有机物炭化外，几乎所有物质都能作为资源回收利用。3.本专利技术方法制成的能作为磁性材料的复合铁氧体产品性能很稳定，在pH＝3～10条件下不溶出。 附图说明附图1为本专利技术的工艺流程示意图附图2为本专利技术的中和法制备铁氧体工艺流程示意图附图3为本专利技术的氧化法制备铁氧体工艺流程示意图附图4为本专利技术的铁氧体产品经过X-射线衍射分析的图象下面结合附图和实施例对本专利技术作详细描述实施例1首先请参阅附图1、2，首先将各种镍镉电池、镍蓄电池混合在一起。为了防止高温加热时气体膨胀发生以外，有利于气体的挥发而进行简单的外壳破碎。然后将破碎的电池在750℃、20mmHg条件下真空加热炉内真空加热处理2小时，废电池所含有的塑料、有机物在加热处理过程中碳化挥发，产生的气体经过活性炭净化成符合排放标准的气体排放。气化的镉以及氧化镉分解后气化的镉通过冷凝和分离，得到镉粉。经真空加热处理后的电池经过粉碎，得到电池粉末和镍、铁等重金属碎屑，置于2～4倍体积的20～50％浓度的硝酸中，使重金属溶解浸出。浸出液过滤得到少量未溶解的金属屑滤渣可继续加酸溶解。滤液中加入相当于粉碎废电池重量的4～6倍的FeSO4·7H2O，制成铁氧体制备液，加入NaOH溶液调节pH＝9.0～12.5，并加热到80～90℃恒温2小时，并持续搅拌，得到铁氧体沉淀，经过离心分离，出水的重金属含量基本符合排放标准，可循环使用，未达标的出水回流继续处理。镍镉电池在750℃、20mmHg条件下加热处理2小时，镉回收率达到95％以上。以纽扣形镍镉电池(NF-H)为例，处理前镉的浓度为11075ppm，处理后为332ppm，镉的回收率达到97％。经过真空热处理的镍镉电池，由于镉大部分得到回收，基本实现无害化。废电池所含有的塑料、有机物以及其它易挥发物质在加热处理过程中去除。实施例2请参阅附图2，氧化法制备铁氧体的工艺如下首先，将上述经真空加热处理后的电池粉碎，得到电池粉末和金属碎屑，将其置于相当于电池碎料1～4倍体积、浓度为20～30％的硫酸溶液中，在常温搅拌条件下使金属溶解浸出，浸出液过滤得到滤渣为少量未溶解的金属碎料，将其继续加入上述稀酸溶解。滤液中加入硫酸亚铁，加入量以粉碎的镍镉废电池量∶FeSO4·7H2O(W/W)＝1∶2～6的比例，制成了铁氧体制备液。然后加入KOH溶液，调节该制备液的pH为9，制成胶体悬浮液，此时再调节pH＝10.5～11.5，并在75～80℃下恒温加热3个小时，并均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
镍镉废电池的综合回收利用方法，其特征在于：首先将各种镍镉废电池、镍氢蓄电池混合在一起，破开或拆散外壳，然后将其在６００～７５０℃、２０～３０ｍｍＨｇ条件下真空加热处理２小时，镉、塑料等气化挥发，气体经冷凝回收镉后经过活性炭净化处理达标排放；接着将上述真空加热处理后的电池进行粉碎，并用相当于电池重量１～６倍的浓度为１０～５０％的硝酸、或浓度为１０～４０％的硫酸、或浓度为１０％的硝酸和２０％的盐酸组成的混酸溶解其中的镍、铁等重金属，然后将重金属充分浸出后的浸出液进行过滤，滤渣为少量未溶解的金属返回再溶，滤液中加入碱和硫酸亚铁通过化学沉淀法制备铁氧体，最后，通过离心和干燥得到用途广泛的铁氧体产品；离心出水回用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏越青，李国建，邹庐泉，何品晶，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]