用废旧锌锰电池制备锌锰软磁铁氧体的方法技术

本发明专利技术提供的是一种用物理方法把废旧锌锰电池的外壳、电解质、电极材料、集电体等分离的方法，以及用分离获得的电极材料和电解质为主要原材料制备锌锰软磁铁氧体材料的方法。方法考虑了不同时期制造的锌锰电池的特殊性，副产一些钠盐和氨水，回收废旧电池中含有的全部有机物的热能，以及所有金属成分。通过得当的控制，没有污染物释放到环境，为废旧锌锰电池的资源化提供了一条低成本的路线，是一种符合循环经济原则的生产技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物的资源化领域，尤其涉及一种。
技术介绍
锌锰干电池是一种一次化学电源，具有价格便宜、储存性能好等特性，广泛应用于低功率便携式设备，如钟表、遥控器、收音机、照相机等。近年来，二次电池如锂离子电池、镍氢电池因为能量密度和功率密度高、使用成本低在频繁使用的较大功率便携设备中广泛取代了锌锰干电池。尽管如此，锌锰电池在电池市场中仍占有相当大的份额，每年有大量的废旧电池产生。锌锰电池有两类，一类使用氯化铵和氯化锌作为电解质，在市场上称为碳性电池、酸性干电池或普通干电池(以下称为酸性电池)；一类使用氢氧化钾为电解质，在市场上被称为碱性电池。一般地，碱性电池比普通电池能量密度高，放电功率大，但价格也要高许多。早期生产的电池为第一类，其中含有一些汞、镉等高危害性金属元素作为减轻锌腐蚀的缓蚀剂。这造成了干电池的污染一度被夸大，结果各大城市设立了电池回收桶，一些民间环保组织收集了大量的废旧电池。很快人们发现废旧电池堆积如山而不能很好的处理，或者即使处理也会造成二次污染。最近几十年来，世界各国掀起的无汞化运动已经使锌锰干电池中含汞、镉量大大降低，最新生产的电池中已不再使用汞和镉。人们对干电池中汞污染的担心被消除，结果又走向了另一个极端。认为将干电池混入生活垃圾是无害的。我国政府因此也建议在没有更好的资源化方法之前，先将干电池混入生活垃圾进行堆埋处理。不过，锌锰电池中包含的大量锌、锰、铁金属元素以及其它添加元素如铟等仍引起了许多注意。已有众多的研究探讨了这些元素的回收和再利用问题，目前国内外也有一些企业从事相关的生产。例如，深圳格林美公司在湖北荆门新建了一个工厂，使用废旧干电池生产氧化锌、锰铁合金等等。瑞士 Batrec公司也用废旧锌锰干电池生产金属锌、氧化锌、锰铁合金等等。在政府补贴的帮助下，二者都有一定的经济效益和社会效益。总的来说，已有的锌锰电池再利用方案除了上述用火法还原来获得金属锌、氧化锌和锰铁合金以外，也有人考虑了市场上存在的两种锌锰电池的不同之处。例如，中国专利CNlOl 104890A公开了一种回收碱性锌锰电池中铟的方法；CN1880273A和CN1357936则公开了制备锌锰铁氧体的方法；CN 1321224C则公开了从废旧锌锰电池分离和提纯锌和二氧化锰的方法。所有这些专利各有侧重，方法各异，有一定的可行性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可以把两类废旧锌锰电池分开的方法，以及把其中各种成分，包括外壳、内容物、电解质、集电体用物理方法分离，并以分离获得的电池内容物为原料制备锌锰软磁铁氧体的方法。该方法考虑了不同时期制造的电池中含有的添加成分分离提纯的问题，使整个过程不产生二次污染，所有成分高效率地转化为有用的材料，为废旧锌锰电池的资源化提供了一条低成本的路线。本专利技术所述的利用废旧电池的锌和锰用于制备软磁铁氧体；铁质金属、锌皮、铜帽和Hg、Cd、N1、In四种金属得到了回收；含碳物质被燃烧以获取热能。具体包括下述步骤: I)将从各种渠道收集来的废旧电池使用机械筛分的方法分为不同大小与形状的电池，然后使用磁选的办法分离为酸性电池、碱性电池和其它电池。所述其它电池为二次电池和纽扣电池。本专利技术只处理前两种，它们都是锌锰电池。用水清洗电池外壳。2)使用机械方法把酸性和/或碱性废电池破碎，通过水洗，筛分或旋流分离，把体积较大的铁皮外壳、锌筒、铁盖、封口浙青、各种塑料件、碳棒、铜帽和粉末状的电池内容物分离开来。原则上，酸性电池和碱性电池应该分开处理。这样可以利用碱性电池中的碱液。但是，如果碱性电池数量较少，也可以将他们混合处理。此时，因为下述反应可能会产生一些氨气。需要用水吸收:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用废旧锌锰电池制备软磁铁氧体方法，其特征在于废旧电池含有的锌和锰被用于制备软磁铁氧体；铁质金属、锌皮、铜帽，以及Hg、Cd、Ni、In都得到了回收；含碳物质被燃烧以获取热能；所述用废旧锌锰电池制备软磁铁氧体的具体步骤如下：1） 电池分选：用筛选的方法把电池按大小和形状分类，然后将锌锰电池用磁选的方法分离出来；用水清洗电池外壳；2） 电池的机械破碎与分离：用机械方法把废旧锌锰电池破碎，通过水洗涤和筛分的共同作用把电池中的固体粉末与大块固体分离开来；用磁选的方法把大块固体中的铁质材料分离出来，然后再使用筛分、沉浮分离等方法把锌皮、铜帽、碳棒、有机物分离开来；3） 提取锌锰元素：将步骤2）得到的固体粉末与亚铁盐的酸溶液在室温~180 °C下密闭容器中反应；经1 ~ 24小时后，减压过滤或者离心除去固体物质，得到澄清的溶液；4） 除杂：在pH值为1~3的条件下用步骤2）得到的锌皮处理上述步骤（3）所得的溶液，使溶液中的Hg、Cd、Ni、In元素还原为相应的金属；过滤除去所有的固体得到澄清溶液；5） 软磁铁氧体的制备：用高铁盐和锌盐调节上述澄清溶液中锌、锰、铁的含量，使摩尔比Fe: Mn : Zn = 2 : 0.4~0.6 : 0.4~0.5；然后，用碱溶液沉淀它们得到锌锰软磁铁氧体的前驱体；沉淀结束时溶液的pH值在7~11之间；最后，在600 ~1000 °C焙烧或在120 ~ 200 °C水热处理该前驱体即得到锌锰软磁铁氧体。...

【技术特征摘要】
1.一种使用废旧锌锰电池制备软磁铁氧体方法，其特征在于废旧电池含有 的锌和锰被用于制备软磁铁氧体；铁质金属、锌皮、铜帽，以及Hg、Cd、N1、In都得到了回收；含碳物质被燃烧以获取热能； 所述用废旧锌锰电池制备软磁铁氧体的具体步骤如下: 1)电池分选:用筛选的方法把电池按大小和形状分类，然后将锌锰电池用磁选的方法分离出来； 用水清洗电池外壳； 2)电池的机械破碎与分离:用机械方法把废旧锌锰电池破碎,通过水洗涤和筛分的共同作用把电池中的固体粉末与大块固体分离开来； 用磁选的方法把大块固体中的铁质材料分离出来，然后再使用筛分、沉浮分离等方法把锌皮、铜帽、碳棒、有机物分离开来； 3)提取锌锰元素:将步骤2)得到的固体粉末与亚铁盐的酸溶液在室温 180° C下密闭容器中反应；经I 24小时后，减压过滤或者离心除去固体物质，得到澄清的溶液； 4)除杂:在pH值为广3的条件下用步骤2)得到的锌皮处理上述步骤(3)所得的溶液，使溶液中的Hg、Cd、N1、In元素还原为相应的金属；过滤除去所有的固体得到澄清溶液； 5)软磁铁氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷立旭，苑泽华，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32