[发明专利]废电池电极混合材料的浸出方法

说明书

技术领域

 本发明涉及废电池电极混合材料的一种浸出方法。

背景技术

电池广泛用于照明、通讯、交通等领域。电池使用报废后将产生大量废电池。由于电池中含有大量重金属，若弃入环境，将对环境产生很大的直接和潜在危害。废电池电极混合材料主要含镍、钴、锂、铜、铝、镉、稀土和锰，很具回收价值。目前从废电池电极混合材料中回收镍、钴、锂、铜、镉和稀土等有价金属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、锂、铜、镉和稀土等。湿法工艺比较容易得到较纯的镍、钴、锂、铜、镉和稀土等。浸出是湿法工艺中必不可少的一个过程。目前废电池电极混合材料的浸出方法主要有盐酸浸出法、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还原剂剂（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地提高浸出速度、提高金属浸出率、降低酸耗和其它辅料消耗的问题。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、浸出速度快、浸出率高、酸耗和其它辅料消耗低、使用方便、基本无环境污染的废电池电极混合材料的浸出方法具有较大实用价值。

发明内容

针对目前废电池电极混合材料浸出的问题，本发明的目的是寻找一种金属浸出率高，浸出速度快，浸出率高，酸耗和其它辅料消耗低，使用方便，不用昂贵还原剂，基本无环境污染的废电池电极混合材料的浸出方法，其特征在于将从废电池中分离出的并经焙烧预处理得到的电极混合材料和≤1.5mm的牧草粉加入耐压、耐硫酸和硝酸腐蚀的反应釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密闭条件下进行搅拌浸出。浸出结束后 进行液固分离，得到所需浸出溶液。反应温度为50℃～80℃, 浸出的硫酸初始浓度为1mol/L～4mol/L, 硝酸的初始浓度为5g/L～10g/L 浸出时间为2h～4h，浸出过程进行搅拌，搅拌速度为30r/min～120r/min。硫酸加入量为加入反应容器的电极混合材料中全部金属浸出的硫酸理论消耗量的110%～140%。牧草粉的加入量以干基计为电极混合材料中镍、钴和锰总质量的60%～75%。

   本发明的目的是这样实现的：在密闭并有牧草粉和硝酸存在的条件下，硫酸浸出经焙烧预处理后的废电池电极混合材料（材料中的金属元素呈氧化物形态）时，浸出过程发生如下主要化学反应：

NiO + H₂SO₄ = NiSO₄ + H₂O

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

     Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Li₂O + H₂SO₄ = Li₂SO₄ + H₂O

CoO + H₂SO₄ = CoSO₄ + H₂O

CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O

Re₂O₃ + 3H₂SO₄ = Re₂(SO₄)₃ + 3H₂O

nC₆H₁₀O₅ + nH₂SO₄ =n(C₅H₁₁O₅)HSO₄