[发明专利]从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺

说明书

技术领域

本发明属于资源回收领域，具体涉及一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺。

背景技术

废旧镍镉电池中含有大量镍和镉(每千克废电池中含Ni 116～556克、Cd 11～173克)，如果这些重金属泄露，将会对人体和环境产生很大的危害，甚至带来一些灾难性的危机，例如1955～1972年间发生在日本富山县神通川流域的公害事件—“痛痛病”事件，就是由于镉超标引起的。

目前，已经有许多研究者对镍镉电池的回收进行了探索，现在常用的方法主要有火法和湿法两种，也有火法、湿法联合流程，其中湿法中又因工艺的不同可以分为选择性浸出镉、选择性沉淀镉、镉的选择性萃取等。现有的处理工艺主要存在回收金属纯度低、回收率低、可操作性差等问题。

发明内容

本发明的目的是为了从废旧镍镉电池中提取镉和镍，在中试的基础上，提供了一种全封闭式的真空冶金技术，实现了镉、镍的分离和提取，具有较好的经济价值和环境效益。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺，其具体步骤为：

步骤1：将废旧镍镉电池破碎；本步骤可以采用多种方式将电池破碎，其破碎的颗粒越小，与还原剂反应越充分。如采用剪式破碎机将废旧镍镉电池破碎，出口粒径约为5mm；也可以利用刺辊式破碎机将电池外壳破碎后直接将电解质分离出来；

步骤2：将破碎后的电池预焙烧；其中预焙烧温度优选为200～450℃，焙烧时间5～10h，优选为7～8h；本步骤可以在低温焙烧窑中进行，可以利用多种方式加热，优选采用真空蒸馏中产生的高温炉气加热(如步骤3中)；

步骤3：将焙烧后的物质与还原剂混合，真空蒸馏，将产生的镉蒸汽冷凝，得到粗镉；其中还原剂优选为炭粉，其与原料的质量比为1∶50～100；其中真空蒸馏的温度优选为900～1000℃，真空度优选为20～200Pa，时间5～10h，优选为7～8h。

步骤4：将粗镉与还原剂混合，真空蒸馏，将产生的镉蒸汽冷凝，得到精镉；其中真空蒸馏的温度优选为500～600℃，真空度优选为20～200Pa，时间为0.5～5h，优选为1～2h；其中还原剂优选为炭粉，其与原料的质量比为1∶5～20。

步骤5：将真空蒸馏中未被汽化的物质与还原剂混合，高温熔化，生产镍铁合金；本步骤可以利用中频感应炉加热，其中温度优选为1700～1800℃，煅烧时间优选为4～5h。其中还原剂优选为炭粉，其与原料的质量比为1∶5～20。本发明中所述的真空度为绝对真空度。

本发明从废旧镍镉电池中实现了镉和镍高效率的分离和提取。将废旧镍镉电池粉碎，使大部分电解质与电池壳体分离；送入低温焙烧炉中预焙烧，除去水分，炭化包装纸、塑料等有机物质，转变为还原剂；焙烧后的原料与还原剂混合，进行真空蒸馏，在高温下，氧化镉与还原剂反应，生成镉单质，被汽化，扩散至低压区，经过冷凝段冷凝，而镍的沸点高达2920℃，即使气压降低，气化温度仍比炉温高，由此实现了镉和镍的分离；收集冷凝段中的产物，经过精炼，生产精镉产品；未被汽化的物质主要含有镍铁金属，经过精炼，可生产镍铁合金。

本发明的一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺方法，实现了镉和镍的分离和提取，其中高效镉回收工艺，镉回收率99.8％以上，镉纯度99.9％以上，金属镍全量回收，可充分利用废弃物，无二次污染，并创造非常可观的经济效益和良好的社会效益。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中实线为固体流向，点画线为液体流向，短线为气体流向。

具体实施方式

下面通过实例详细说明本发明的工艺步骤：

实施例1：

(1)利用剪式破碎机将废旧镍镉电池破碎，保持80％以上的出口粒径为5mm。

(2)将破碎后的镍镉电池装填至低温焙烧窑中焙烧，间歇式操作，焙烧时间为7～8h。加热气体进口温度为400℃，出口温度为200℃，随着操作进行，出口温度会有所增加，但不影响干燥和炭化效果。

          H₂O_(l)→H₂O_(g)

         有机物质→C+H₂O_(g)+其他物质