[发明专利]基于选择性氧化/还原的稀土镍氢电池废料的综合回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于选择性氧化/还原的稀土镍氢电池废料的综合回收利用方法，属于稀土冶金技术领域，尤其是稀土及有色金属冶金废料的回收利用方面。

技术背景

稀土镍氢电池的应用越来越广，在各类便携式电器、电动汽车、电动助力车领域有很强的适用性。镍氢电池发展迅速，但同时也伴随着废料的问题。(1)在负极材料合金的冶炼过程中，由于氧化、渣化作用，形成了一定量废渣，废渣率占合金质量的2％左右。(2)镍氢电池在长时间的充放电循环过程中，会由于粉化和氧化逐渐失效，产生正极和负极废粉。稀土镍氢电池废渣、废粉的主要组成元素为Ni、Co和RE，均为贵重金属元素，其综合回收利用成为一个必须面对的问题。

稀土镍氢电池废粉的回收利用有专利和文献报道。德国专利文献DE6110433和日本专利文献JP2639494、JP8157974提出采用酸碱处理、萃取和反萃取等复杂的化学工艺，将合金各元素分离，工艺处理分离的产物是各元素的氧化物，如继续用于制取金属或合金，须相应的冶金工艺。因此工艺复杂，成本高。我国南开大学报道了化学处理和冶炼相结合的方法，电池负极粉酸溶化学处理后，压片，在非自耗真空电弧炉中反复熔炼3～4次，除去熔炼铸锭表面的氧化层得到合金。工艺流程短，但仅采用简单的酸溶法分离氧化物，氧化物分离率低，只能采用电弧高温熔炼分离大量的氧化物，成本高，难以产业化。

储氢合金废渣的回收利用报道较少。内蒙古科技大学报道了磁选-熔炼除渣的方法，其缺点为：磁选分离氧化物效果差，影响后续的熔炼除渣工艺。专利发明人中请的专利“AB₅型稀土系储氢合金冶炼废渣回收利用的方法”(公开号CN101748279)则只限于回收冶炼废渣，回收的RE-M合金(RE：La、Ce、Pr、Nd；M：Ni、Co、Mn、Al等)组分多，且成分有波动，以回收的RE-M合金为原料冶炼AB₅型合金，使用时不太方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程短、高效廉价、低能耗、低污染的一种基于选择性氧化/还原的稀土镍氢电池废料的综合回收利用方法。

技术解决方案：

本发明镍氢电池废料采用选择性氧化/还原-渣金熔分法回收。

1.选择性氧化/还原法

将废料制成80目以下粉末，粉末装入镍料舟，送入高温炉的恒温带，高温炉密闭，先抽真空或通入氩气，排出炉内空气，然后通入(H₂+H₂O)或(CO+CO₂)或(H₂+CO+H₂O+CO₂)混合气体进行性选择性氧化处理，处理温度600～1200℃，处理时间≥物料达到恒重时间。反应结束后，物料在氩气保护下冷却。采用(H₂+H₂O)时，H₂O占(H₂+H₂O)的体积百分比为20～80％；采用(CO+CO₂)时，CO₂占(CO+CO₂)的体积百分比为20～80％；采用(H₂+CO+H₂O+CO₂)时，(H₂+CO)占(H₂+CO+H₂O+CO₂)的体积百分比为20～80％。各种气体由流量计精确计量。

H₂O或CO₂为氧化剂，选择性氧化废料中单质态及合金态的活性元素(稀土、铝、锰等)。

H₂或CO为还原剂，选择性还原费料中惰性金属(镍、钴)氧化物。

2.渣金熔分法

选择性氧化/还原法处理的物料配入造渣剂，加入电炉的坩埚内，1450～1650℃下熔炼，实现渣金熔分，冷却后得到Ni-Co合金和稀土氧化物渣。