镍镉废电池正负极混合材料的浸出方法技术

本发明专利技术介绍的镍镉废电池正负极混合材料的浸出方法是将从镍镉废电池中分离出的正负极混合材料和磨细的软锰矿放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，并将硫酸和硝酸泵入该容器，然后密封容器，进行镍镉废电池正负极混合材料的浸出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术介绍的是将从镍镉废电池中分离出的正负极混合材料和磨细的软锰矿放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，并将硫酸和硝酸泵入该容器，然后密封容器，进行镍镉废电池正负极混合材料的浸出。【专利说明】
本专利技术涉及镍镉废电池正负极混合材料的一种浸出方法。
技术介绍
镍镉电池是一类广泛使用的电池，该电池使用报废后将产生大量废电池。由于这类电池含有大量重金属,若弃入环境，将对环境产生很大的直接和潜在危害。镍镉废电池正负极混合材料主要含镍、钴和镉，三者的总含量高达80%以上，很具回收价值。很具回收价值。目前从镍镉废电池正负极混合材料中回收镍、钴和镉的工艺主要有火法工艺和湿法工艺。火法工艺得到的产品为合金材料，很难获得较纯的镍、钴和镉。湿法工艺比较容易得到较纯的镍、钴和镉。浸出是湿法工艺中必不可少的一个过程。目前主要有盐酸浸出法、硫酸浸出法、硝酸浸出法和混酸(硫酸加硝酸)浸出法。盐酸浸出法，设备腐蚀大，酸雾产生量大而污染环境。硫酸浸出法消耗较昂贵的氧化剂(如双氧水等)。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且会产生大量氮氧化物，污染环境。所有的湿法工艺都存在如何经济有效地消除此类原料中有机聚合物对金属和金属氧化物的包裹作用，提高金属浸出率的问题。虽然硝酸加工业纯氧浸出法和混酸加工业纯氧浸出法较好地解决了上述问题，但浸出设备较复杂，而且废电池浸出所需工业纯氧量不大，废电池处理企业就地生产工业纯氧自用不经济，工业纯氧的储存、运输和使用比较麻烦。开发设备腐蚀小、浸出率高、成本低、使用方便、基本无环境污染的具有较大实用价值。
技术实现思路
针对目前镍镉废电池正负极混合材料浸出的问题，本专利技术的目的是寻找一种不用昂贵氧化剂，基本无氮氧化物污染的，其特征在于将从镍镉废电池中分离出的正负极混合材料(包括通过人工或机械分离出的初级正负极混合材料、初级正负极混合材料经破碎和球磨或棒磨得到的正负极混合粉体材料、初级正负极混合材料或正负极混合粉体材料经碱洗等预处理得到的较纯净的正负极混合材料)和磨细的软锰矿放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，并将硫酸和硝酸泵入该容器，然后密封容器，进行镍镉废电池正负极混合材料的浸出。浸出结束后进行液固分离，得到所需浸出溶液。浸出温度为40°C~80°C，浸出的硫酸初始浓度为lmol/L~5mol/L，硝酸初始浓度为5 g/L~20g/L,浸出时间为Ih~4h,浸出过程进行搅拌,搅拌速度40~120r/min。硫酸加入量为加入反应容器的正负极混合材料和软锰矿中全部金属浸出的硫酸理论消耗量的101~200%。所用软锰矿的MnO2含量≥40%，粒径≤180目。软锰矿的加入量以MnO2计为氧化正负极混合材料中全部金属态金属所需理论量的100%~110%。本专利技术的目的是这样实现的:在密闭、软锰矿和硝酸存在的条件下，硫酸浸出镍镉废电池正负极混合材料(材料中的镍和镉呈金属和氧化物两种形态，钴呈氧化物形态)时，金属镍生成硫酸镍的过程发生如下化学反应:Ni + 2HN03 + H2SO4 = NiSO4 + 2N02 + 2H203Ni + 2HN03 + 3H2S04 = 3NiS04 + 2N0 + 4H20NO + MnO2 +H2SO4 = NO2 + MnSO4 +H2O3N02 + H2O = 2HN03 + NO2N0 + 3Mn02 + 3H2S04 = 3MnS04 + 2HN03 + 2H202N02 + MnO2 + H2SO4 = MnSO4 + 2HN03 总反应为:Ni + 2H2S04 + MnO2 = NiSO4 + MnSO4 + 2H20金属镉生成硫酸镉的过程发生如下化学反应:Cd + 2HN03 + H2SO4 = CdSO4 + 2N02 + 2H203Cd + 2HN03 + 3H2S04 = 3CdS04 + 2N0 + 4H20NO + MnO2 +H2SO4 = NO2 + MnSO4 +H2O3N02 + H2O = 2HN03 + NO2N0 + 3Mn02 + 3H2S04 = 3MnS04 + 2HN03 + 2H20`2N02 + MnO2 + H2SO4 = MnSO4 + 2HN03 总反应为:Cd + 2H2S04 + MnO2 = CdSO4 + MnSO4 + 2H20NiO、CoO和CdO发生如下化学反应:NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2OCoO + H2SO4 = CoSO4 + H2OCdO + H2SO4 = CdSO4 + H2ONi2O3和Co2O3发生如下化学反应:3Ni203 + 6H2S04 + 2N0 = 6NiS04 + 2HN03 + 5H203Co203 + 6H2S04 + 2N0 = 6CoS04 + 2HN03 + 5H20 利用N O 2对有机聚合物的强烈腐蚀作用，消除镍镉废电池正负极混合材料中有机聚合物对金属和金属氧化物的包裹作用，使其能与硫酸充分反应，提高了金属浸出率。经过上述一系列反应，最终使镍镉废电池正负极混合材料和软锰矿同时浸出，省去了软锰矿浸出需要还原焙烧(还原率约为85%，未还原的MnO2在硫酸中不能浸出)等预处理过程，提高了金属浸出率，基本避免了氮氧化物污染物的产生，实现了工艺的清洁化。浸出过程产生的NO和NO2基本在浆料中再生成硝酸，少量溢出的NO和NO2通过搅拌返回浆料中再生成硝酸，整个浸出过程在微正压下进行，易于工程应用。相对于现有方法，本专利技术的突出优点是镍镉废电池正负极混合材料和软锰矿同时浸出，可提高金属浸出率和硫酸与硝酸的利用率，不需要另外使用氧化剂；设备简单，易于工程应用；基本避免了污染物氮氧化物的产生，从而不需要氮氧化物的污染治理，省去了污染治理费用，具有明显的经济效益和环境效益。具体实施方法 实施例1:将100g镍镉废电池正负极混合材料(含镍43.5%、钴2.3%、镉40.2%)和磨细的软锰矿(粒径200目，MnO2含量55%，加入量为理论量的105%)加入容积为IL的衬钛压力反应釜中，加入3.0moI/L的硫酸950ml，加入硝酸6g(以HNO3计)，在50°C~60°C下搅拌(搅拌速度为80r/min)浸出3小时，浸出结束后进行液固分离，得到920ml浸出溶液(不含浸出渣洗涤水)。反应尾气约0.5L，氮氧化物浓度为2.3 mg/m3。镍、钴、镉和锰的浸出率分别为98.6%和97.7%,99.2%和97.7% (按进入浸出溶液和浸出渣洗涤液中的镍、钴、镉和锰计算)。实施例2:将500g镍镉废电池正负极混合材料(含镍43.5%、钴2.3%、镉40.2%)和磨细的软锰矿(粒径200目，MnO2含量45%，加入量为理论量的103%)加入容积为5L的衬钛压力反应釜中，加入3.5mol/L的硫酸4.5L，加入硝酸40g(以HNO3计)，在60°C~70°C下搅拌(搅拌速度为70r/min)浸出3，5小时，反应结束后进行液固分离，得到4.2L浸出溶液(不包括浸出洛洗漆水)，反应尾气约0.5L,氮氧化物浓度为3.5 mg/m3。镍、钴、镉和猛的浸出率分别为98.8%,98.5%,99.4%和99.1% (按进入浸出溶液和浸出渣洗涤液中的镍、钴、镉和锰计算)。·【本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍镉废电池正负极混合材料的浸出方法，其特征是将从镍镉废电池中分离出的正负极混合材料和磨细的软锰矿放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，并将硫酸和硝酸泵入该容器，然后密封容器，进行镍镉废电池正负极混合材料的浸出，浸出结束后?进行液固分离，得到所需浸出溶液，浸出温度为40℃～80℃，浸出的硫酸初始浓度为1mol/L～5mol/L，硝酸初始浓度为5?g/L～20g/L,?浸出时间为1h～4h，浸出过程进行搅拌，搅拌速度40～120r/min，硫酸加入量为加入反应容器的正负极混合材料和软锰矿中全部金属浸出的硫酸理论消耗量的101～200%，所用软锰矿的MnO2含量≥40%，粒径≤180目，软锰矿的加入量以MnO2计为氧化正负极混合材料中全部金属态金属所需理论量的100%～110%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙炳清，邓国海，陈建文，
申请(专利权)人：四川师范大学，
类型：发明
国别省市：