一种从废旧镍锌电池中回收镍和锌的方法

摘要

本发明公开了一种从废旧镍锌电池中回收镍和锌的方法，包括以下步骤：(1)对从废旧镍锌电池中分离出来的活性物质进行酸性浸出，得到浸出液；(2)去除所述步骤(1)的浸出液的铁、钙和镁杂质，得到净化液；(3)所述步骤(2)净化后液进行萃取分离，得到萃取液及萃余液；(4)步骤(3)萃余液进行浓缩结晶得到无机镍盐；(5)步骤(3)萃取液进行反萃得到反萃液，再将反萃液进行浓缩结晶得到无机锌盐。本发明采用全湿法回收工艺，能耗小、对环境友好、易于实现产业化，有明显的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废旧电池中回收金属的方法，特别涉及一种从废旧镍锌电池中回收镍和锌的方法。 

背景技术

锌镍电池主要由锌、氧化镍和质量浓度为25 %～30 %氢氧化钾溶液及隔膜等组成，其工作电压为1.75V。由于锌镍电池的工作温度范围广、比能量高、可大电流充电，原材料丰富且成本低，不会造成环境污染等优点，已作为动力电源广泛应用于各个领域内。废旧镍锌电池的活性物质具有镍(Ni)、锌(Zn)、钙(Ca)、镁(Mg)和铁(Fe)元素，如表1所示，镍锌电池活性物质中大部分为镍和锌元素，可以将这两种金属元素回收再利用。 

目前，很多科研工作者对碱性电池回收与再生做了大量的工作，但主要集中在碱性锌锰电池方面，而对镍锌电池回收方面的技术还比较少。 

发明内容

本发明提供了一种操作简单、对环境友好、回收率高的从废旧镍锌电池中回收镍和锌的方法。 

本发明通过以下技术方案实现目的：一种从废旧镍锌电池中回收镍和锌的方法，包括以下步骤： 

(1)对从废旧镍锌电池中分离出来的活性物质进行酸性浸出，得到浸出液；

(2)去除所述步骤(1)的浸出液的铁、钙和镁杂质，得到净化液；

(3)所述步骤(2)净化液进行萃取分离，得到萃取液及萃余液；

(4)所述步骤(3)萃余液进行浓缩结晶得到无机镍盐；

(5)所述步骤(3)萃取液进行反萃得到反萃液，再将反萃液进行浓缩结晶得到无机锌盐。

本发明的总金属浸出采用酸浸出，例如盐酸浸出、硫酸浸出等。作为本发明的一个实施方式：所述步骤(1)中，活性物质在硫酸和双氧水的混合溶液中浸出，浸出率和浸出效率高，环境污染小，易于实现产业化。其中，所述硫酸为电池中总金属元素理论量的1.0~1.1倍，所述双氧水为电池中总金属元素理论量的1.0~2.0倍，反应温度控制在40~70℃，主要发生的化学反应如下： 

 所述步骤(2)除铁采用黄钠铁矾法，为提高铁的浸出率，反应温度控制在65~85℃，反应pH值控制在1.50~3.00，反应时间控制在1~5小时。

    所述步骤(2)中除钙、镁采用氟化钠除钙镁法，其中，反应温度控制在40~70℃，反应时间控制在1~5小时，氟化钠用量为钙和镁元素理论量的1~10倍。 

所述步骤(3)的净化液的萃取中采用萃取剂以二(2-乙基己基磷酸)(简称：P204)为主，具体地，所述萃取剂为25%P204和75%磺化煤油的混合物，所述百分比为体积百分比，采用5~12级逆流萃取，所述萃取剂与净化液之间的体积比为1:2~4。 

所述步骤(4)中将萃余液进行浓缩结晶采用双效蒸发器，将萃余液密度浓缩到1.40~1.70g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸镍。 

所述步骤(5)中反萃剂采用浓度为0.2~8mol/L的硫酸进行3~6级逆流反萃液得到反萃液，再将反萃液用双效蒸发器进行浓缩，将溶液密度浓缩到1.40~1.80g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离得到硫酸锌，所述0.2~8mol/L的硫酸和萃取液之间体积比为1:2~3。 

本发明采用全湿法回收工艺，能耗小、对环境友好、易于实现产业化，有明显的经济效益和社会效益。 

具体实施方式

实施例一：

(1) 将废旧镍锌电池进行拆解，分离出外壳、电解液、活性物质，取出活性物质进行成分分析，分析结果见表2。

 (2) 称取活性物质300g加入到3升烧杯中，再加入361g 98%硫酸、10g 25%双氧水和1.130L纯水，保持反应温度为65℃，搅拌速度为90转/分钟，反应2.5小时后过滤得到浸出液1.210L，浸出液成分见表3。 

 (3) 取浸出液1.00L加入3升烧杯中，缓慢加入20%氢氧化钠溶液，保持反应温度为65℃，搅拌速度为60转/分钟，终点pH值为2.50，反应3.0小时后过滤得到除铁后液1.058L，除铁后液成分见表4。 

(4) 取所得除铁后液1.00L加入3升烧杯中，加入5.35g氟化钠，保持反应温度为60℃，搅拌速度为60转/分钟，反应3.0小时后过滤得到净化液1.000L，净化液成分见表5。 

 (5) 净化液进行P204萃取，萃取剂组成为25%P204+75%磺化煤油，净化液和萃取剂之间的体积比为3:1，采用8级逆流萃取，萃取后，得到萃取液和萃余液。对萃取液用1.0mol/L硫酸进行4级逆流反萃得到反萃液，其中，萃取液和硫酸之间的体积比为2:1，萃余液及反萃液成分见表6。 

 (6) 采用双效蒸发器对萃余液进行浓缩结晶，将萃余液密度浓缩到1.40~1.70g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸镍。 

用双效蒸发器对反萃液进行浓缩，将溶液密度浓缩到1.40~1.80g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸锌。成分见表7。 

实施例二：

(1) 将废旧镍锌电池进行拆解，分离出外壳、电解液、活性物质，取出活性物质进行成分分析，分析结果见表8。

(2) 称取活性物质300g加入到3升烧杯中，再加入363g 98%硫酸、12g 25%双氧水和1.130L纯水，保持反应温度为57℃，搅拌速度为90转/分钟，反应2.5小时后过滤得到浸出液1.210L，浸出液成分见表9。 

(3) 取浸出液1.00L加入3升烧杯中，缓慢加入20%氢氧化钠溶液，保持反应温度为85℃，搅拌速度为60转/分钟，终点pH值为2.70，反应3.0小时后过滤得到除铁后液1.058L，除铁后液成分见表10。 

(4) 取所得除铁后液1.00L加入3升烧杯中，加入5.85g氟化钠，保持反应温度为60℃，搅拌速度为60转/分钟，反应5.0小时后过滤得到净化液1.000L，净化液成分见表11。 

(5) 净化液进行P204萃取，萃取剂组成为25%P204+75%磺化煤油，净化液和萃取剂之间的体积比为3:1，采用6级逆流萃取，萃取后，得到萃取液和萃余液。对萃取液用1.0mol/L硫酸进行4级逆流反萃得到反萃液，其中，萃取液和硫酸之间的体积比为2:1，萃余液及反萃液成分见表12。 

(6) 采用双效蒸发器对萃余液进行浓缩结晶，将萃余液密度浓缩到1.40~1.70g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸镍。 

用双效蒸发器对反萃液进行浓缩，将溶液密度浓缩到1.40~1.80g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸锌。成分见表13。 

实施例三：

(1) 将废旧镍锌电池进行拆解，分离出外壳、电解液、活性物质，取出活性物质进行成分分析，分析结果见表14。

(2) 称取活性物质300g加入到3升烧杯中，再加入358g 98%硫酸、8g 25%双氧水和1.130L纯水，保持反应温度为55℃，搅拌速度为90转/分钟，反应2.5小时后过滤得到浸出液1.210L，浸出液成分见表15。 

(3) 取浸出液1.00L加入3升烧杯中，缓慢加入20%氢氧化钠溶液，保持反应温度为75℃，搅拌速度为60转/分钟，终点pH值为2.30，反应3.0小时后过滤得到除铁后液1.058L，除铁后液成分见表16。 

(4) 取所得除铁后液1.00L加入3升烧杯中，加入5.85g氟化钠，保持反应温度为50℃，搅拌速度为60转/分钟，反应3.0小时后过滤得到净化液1.000L，净化液成分见表17。 

(5) 净化液进行P204萃取，萃取剂组成为25%P204+75%磺化煤油，净化液和萃取剂之间的体积比为3:1，采用10级逆流萃取，萃取后，得到萃取液和萃余液。对萃取液用1.0mol/L硫酸进行4级逆流反萃得到反萃液，其中，萃取液和硫酸之间的体积比为2:1，萃余液及反萃液成分见表18。 

(6) 采用双效蒸发器对萃余液进行浓缩结晶，将萃余液密度浓缩到1.40~1.70g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸镍。 

用双效蒸发器对反萃液进行浓缩，将溶液密度浓缩到1.40~1.80g/cm³，再冷却到20~40℃，经离心分离到得到硫酸锌。成分见表19。 

以上实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以上实施例。本技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。