[发明专利]镍镉废电池正极材料的浸出方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍镉废电池正极材料的一种浸出方法。

背景技术

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。镍镉电池正极材料主要含镍和钴，两者的总含量高达80％以上，很具回收价值。目前从镍镉废电池正极材料中回收镍、钴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，很难获得较纯的镍和钴。湿法工艺比较容易得到较纯的镍和钴。浸出是湿法工艺中必不可少的一个过程。目前镍镉废电池正极材料的浸出方法主要有盐酸浸出法、硫酸浸出法和硝酸浸出法。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。开发设备腐蚀小、成本低、基本无环境污染的镍镉废电池正极材料的浸出方法具有较大实用价值。

发明内容

针对目前镍镉废电池正极材料浸出的问题，本发明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镍镉废电池正极材料的浸出方法，其特征在于将从镍镉废电池中分离出的正极材料(包括通过人工或机械分离出的初级正极材料、初级正极材料经破碎和球磨或棒磨得到的正极粉体材料、初级正极材料或正极粉体材料经碱洗或焙烧等预处理得到的较纯净的正极材料)放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，然后密封容器，并将硫酸和硝酸泵入该容器，通入工业纯氧进行镍镉废电池正极材料的浸出浸出，浸出结束后进行液固分离，得到所需浸出溶液。浸出温度为20～100℃，浸出压力为0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始浓度为1～5mol/L，硝酸初始浓度为5～20g/L，浸出时间为1～5小时，浸出过程进行搅拌，搅拌速度30～100r/min。硫酸加入量为加入反应容器的正极材料中全部金属浸出的硫酸理论消耗量的101～200％。

本发明的目的是这样实现的：在加压工业氧和硝酸存在的条件下，硫酸浸出镍镉废电池正极材料(材料中的镍呈金属和氧化物两种形态，钴呈氧化物形态)时，金属镍生成硫酸亚镍的过程发生如下化学反应：

Ni+2HNO₃+H₂SO₄＝NiSO₄+2NO₂+2H₂O

3Ni+2HNO₃+3H₂SO₄＝3NiSO₄+2NO+4H₂O

2NO+O₂＝2NO₂

3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

总反应为：

2Ni+2H₂SO₄+O₂＝2NiSO₄+2H₂O

在加压工业氧和硝酸存在的条件下，硫酸浸出镍镉废电池正极材料时，金属镍生成硫酸镍的过程发生如下化学反应：

2Ni+6HNO₃+3H₂SO₄＝Ni₂(SO₄)₃+6NO₂+6H₂O

2Ni+2HNO₃+3H₂SO₄＝Ni₂(SO₄)₃+2NO+4H₂O

2NO+O₂＝2NO₂

3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

总反应为：

4Ni+6H₂SO₄+3O₂＝2Ni₂(SO₄)₃+6H₂O

硫酸浸出镍镉废电池正极材料时，部分氧化镍生成硫酸亚镍的过程发生如下化学反应：

NiO+H₂SO₄＝NiSO₄+H₂O