廢電池電極混合材料的浸出方法
【專利摘要】本發(fā)明介紹的廢電池電極混合材料的浸出方法是將從廢電池中分離出的,并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的電極混合材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并用注入泵將Na2SO3溶液泵入容器，此后關(guān)閉Na2SO3溶液泵入閥門進(jìn)行浸出。
【專利說明】廢電池電極混合材料的浸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及廢電池電極混合材料的一種浸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電池廣泛用于照明、通訊、交通等領(lǐng)域。電池使用報(bào)廢后將產(chǎn)生大量廢電池。由于電池中含有大量重金屬，若棄入環(huán)境，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大的直接和潛在危害。廢電池電極混合材料主要含鎳、鈷、鋰、銅、鋁、鎘、稀土和錳，很具回收價(jià)值。目前從廢電池電極混合材料中回收鎳、鈷、鋰、銅、鎘和稀土等有價(jià)金屬的工藝主要有火法工藝和濕法工藝。火法工藝得到的產(chǎn)品為合金材料，很難獲得較純的鎳、鈷、鋰、銅、鎘和稀土等。濕法工藝比較容易得到較純的鎳、鈷、鋰、銅、鎘和稀土等。浸出是濕法工藝中必不可少的一個(gè)過程。目前廢電池電極混合材料的浸出方法主要有鹽酸浸出法、硫酸浸出法、硝酸浸出法和混酸(硫酸加硝酸)浸出法。鹽酸浸出法，設(shè)備腐蝕大，酸霧產(chǎn)生量大而污染環(huán)境。硫酸浸出法消耗較昂貴的還原劑劑(如雙氧水等)。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會(huì)產(chǎn)生大量氮氧化物，污染環(huán)境。所有的濕法工藝都存在如何經(jīng)濟(jì)地提高浸出速度、提高金屬浸出率、降低酸耗和其它輔料消耗的問題。雖然硝酸加工業(yè)純氧浸出法和混酸加工業(yè)純氧浸出法較好地解決了上述問題，但浸出設(shè)備較復(fù)雜，而且廢電池浸出所需工業(yè)純氧量不大，廢電池處理企業(yè)就地生產(chǎn)工業(yè)純氧自用不經(jīng)濟(jì)，工業(yè)純氧的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用比較麻煩。開發(fā)設(shè)備腐蝕小、浸出速度快、浸出率高、酸耗和其它輔料消耗低、使用方便、基本無環(huán)境污染的廢電池電極混合材料的浸出方法具有較大實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)目前廢電池電極混合材料浸出的問題，本發(fā)明的目的是尋找一種金屬浸出率高，浸出速度快，浸出率高，酸耗和其它輔料消耗低，使用方便，不用昂貴還原劑，基本無環(huán)境污染的廢電池電極混合材料`的浸出方法，其特征在于將從廢電池中分離出的，并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的電極混合材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并用注入泵將Na2SO3溶液泵入容器，此后關(guān)閉Na2SO3溶液泵入閥門進(jìn)行浸出，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液。反應(yīng)溫度為40°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L,浸出時(shí)間為Ih~3h,浸出過程進(jìn)行攪拌,攪拌速度為30r/min~120r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的電極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%~150%。Na2SO3的加入量為將電極材料中全部高價(jià)金屬還原為低價(jià)金屬的Na2SO3理論消耗量的105%~120%。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:在密閉和Na2SO3存在的條件下，硫酸浸出經(jīng)焙燒預(yù)處理后的廢電池電極混合材料(材料中的金屬元素呈氧化物形態(tài))時(shí)，浸出過程發(fā)生如下主要化學(xué)反應(yīng):
NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O
Ni2O3 + 2H2S04 + Na2SO3 = 2NiS04 + Na2SO4 + 2H20CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Al2O3 + 3H2S04 = Al2(SO4)3 + 3H20
Li2O + H2SO4 = Li2SO4 + H2O
CoO + H2SO4 = CoSO4 + H2O
Co2O3 + 2H2S04 + Na2SO3 = 2CoS04 + Na2SO4 + 2H20
Mn2O3 + 2H2S04 + Na2SO3 = 2MnS04 + Na2SO4 + 2H20
CdO + H2SO4 = CdSO4 + H2O
Re2O3 + 3 H2 SO4 = Re2 (SO4) 3 + 3H20
由于Na2SO3的還原能力比現(xiàn)有浸出方法中普遍使用的雙氧水的還原能力強(qiáng)得多，而且不需要在強(qiáng)酸性環(huán)境下才能還原，這樣可以降低浸出過程的酸度，減少硫酸和還原劑的消耗，提高反應(yīng)速度。Na2SO3可以徹底破壞電極材料中高價(jià)氧化物的層狀結(jié)構(gòu)，提高有價(jià)金屬的浸出率。Na2SO3與H2SO4反應(yīng)生成H2SO3和SO2,這些生成物與Ni2O3Xo2O3和Mn2O3等反應(yīng)被消耗掉，由于SO2在水溶液中有一定的溶解度，釋放在反應(yīng)器上部空間中的SO2較少，而且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，SO2將不斷被消耗，所以整個(gè)反應(yīng)在微正壓下進(jìn)行。
相對(duì)于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是采用Na2SO3作還原劑浸出廢電池電極混合材料，反應(yīng)速度快，反應(yīng)酸度較低，硫酸和還原劑的消耗量??；電極混合材料中高價(jià)氧化物的層狀結(jié)構(gòu)破壞徹底，可提高金屬浸出率；浸出液后續(xù)處理中不需要中和大量的酸，成本較低；浸出液后續(xù)處理中產(chǎn)生的廢棄物量少，降低了污染治理費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0005]具體實(shí)施方法
實(shí)施例1:將100g廢電池電極混合材料(含鎳20.5%、鈷20.3%、鋰8.4%、鋁2.2%、銅2.5%、鎘2.3%、錳4.9%、稀土 5.7%)加入容積為2L的不銹鋼反應(yīng)釜中，加入1.5mol/L的硫酸1220ml，加入Na2S0352g (260ml 溶液)，在 40°C~50°C下攪拌(攪拌速度 80r/min)浸出 3.0h，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到1400ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳、鈷、鋰、鋁、銅、鎘、錳、稀土的浸出率分別為 98.8%,99.0%、99.2%,98.5%,98.5%,99.0%、98.1% 和 5.3%(按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷、鋰、鋁、銅、鎘、錳、稀土計(jì)算)。
[0006]實(shí)施例2:將500g廢電池電極混合材料(含鎳20.5%、鈷20.3%、鋰8.4%、鋁2.2%、銅2.5%、鎘2.3%、錳4.9%、稀土 5.7%)加入容積為5L的不銹鋼反應(yīng)釜中，加入3.0mol/L的硫酸3500ml，加入Na2S03290g(1000ml溶液)，在70°C~80°C下攪拌(攪拌速度60r/min)浸出lh，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到4200ml浸出溶液(不包括浸出渣洗滌水)。鎳、鈷、鋰、鋁、銅、鎘、錳、稀土的浸出率分別為 99.3%,99.5%,99.4%,98.7%,99.2%,99.0%、99.1% 和5.1% (按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鈷、鋰、鋁、銅、鎘、錳、稀土計(jì)算)。
【權(quán)利要求】
1.一種廢電池電極混合材料的浸出方法，特征在于將從廢電池中分離出的，并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的電極混合材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并用注入泵將Na2SO3溶液泵入容器，此后關(guān)閉Na2SO3溶液泵入閥門進(jìn)行浸出，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液，反應(yīng)溫度為40°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L,浸出時(shí)間為Ih~3h,浸出過程進(jìn)行攪拌,攪拌速度為30r/min~120r/min，硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%~150%，Na2SO3的加入量為將電極混合材料中全部高價(jià)金屬還原為低價(jià)金屬的Na2SO3理論消耗量的105%~120%。`
【文檔編號(hào)】C22B17/00GK103757412SQ201310736625
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】龍炳清, 曾凡蕓, 刁劍 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)