廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法

2023-05-21 08:18:11

專利名稱：廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法
技術領域：
本發明涉及廢舊鎳鎘電池，特別是一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的的回收方法。
背景技術：
隨著我國國民生活水平的提高，國民對電子科技產品的需求也日益增大，電池的使用越來越廣泛深入到人們的生活領域中。我國是鎳鎘電池生產和使用大國，據統計，我國每年報廢的鎳鎘電池達1. 2億隻，2005年我國報廢鎳鎘電池達6億隻。廢舊鎳鎘電池為危險廢物，其含有大量有毒有害物質，如鎘、鎳等重金屬物質和酸、鹼電解液等，這些物質一旦進入環境，會帶來嚴重汙染。但是，目前我國並未有較好的處理方法，大多數廢舊鎳鎘電池常與生活垃圾一起填埋和焚燒處理，廢舊鎳鎘電池中的鎘、鎳等重金屬沒有得到有效回收。從材料角度看，這些廢舊鎳鎘電池只是暫時失去了使用價值，其基本特徵並未發生變化。因此，從另一個角度看，廢舊電池亦是一種資源。資料顯示，每千克廢舊鎳鎘電池中含鎳116-556克，鎘11-173克，如果合理的開發和利用，將大量節約資源。目前廢舊鎳鎘電池資源化處理技術主要有溼法冶金、火法冶金、生物冶金法、物理法或幾種處理技術相結合。火法冶金處理廢舊電池過程簡單實用，容易實現工業化，回收金屬純度高，因而被廣泛採用。專利《廢舊鎳鎘電池回收專用的真空蒸餾工業設備》(鄭正，專利號200720042088. 9)，該發明為廢舊鎳鎘電池鎘回收專用真空蒸餾工業設備。專利《一種廢舊鎳鎘電池回收鎘的方法》(潘德安，申請號200910089687. X)，採用低溫火法氧化-氨浸浮選的方法，將廢舊鎳鎘電池破碎、焙燒、篩分和浮選，以回收廢舊鎳鎘電池中的鎘。以上專利雖然能夠實現廢舊鎳鎘電池中鎘的分離與回收，但均不能有效回收廢舊鎳鎘電池中的另一有害物質鎳，達到廢舊鎳鎘電池無害化處理。專利《一種廢舊鎳鎘電池的資源化生產方法》(雷立旭，申請號200810195082. 4)， 先採用物理法將鎳鎘電池所有成分分離，然後將分離得到的正極片和負極片通過溼法冶金法進行處理，得到Ni (OH)2和Cd(0H)2。專利雖然可同時實現廢舊鎳鎘電池中鎘和鎳的分離與回收，但回收的產品為金屬混合物，需要進一步加工。

發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術存在的不足，提供一種廢舊鎳鎘電池中鎘、 鐵、鎳、鈷的回收方法，通過破碎-真空冶金-磁力分選方法分離廢舊鎳鎘電池中的鎘和鐵、 鎳、鈷等磁性物質。本發明的技術解決方案如下一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，其特點在於該方法在密封條件下進行，包括如下步驟首先將所述的廢舊鎳鎘電池進行破碎處理，破碎成粒度為0. 5mm-2mm的混合物料；然後所述的混合物料放入真空冶金爐中，並在添加-5wt%活性炭粉後進行真空冶金分離處理，用以分離鎘金屬顆粒；最後將經所述真空冶金分離處理後的殘餘混合金屬進行磁力分選處理，用以分離鐵金屬顆粒、鎳金屬顆粒和鈷金屬顆粒。所述的破碎處理是將所述的廢舊鎳鎘電池在破碎機中破碎解離至破碎粒徑範圍為0. 5mm-2mm的混合物料。所述的活性炭粉的粒徑小於0. 15mm。所述的真空冶金分離處理包括如下步驟①密封真空爐，啟動真空系統抽氣，使真空爐的壓力保持在1X10_2 IXlO2Pa ；②啟動真空爐電源，使使真空爐內溫度加熱到500 900°C，然後保持溫度不變， 使原料中的鎘蒸發，蒸發時間為ι 3小時；③鋅蒸氣在冷凝器上冷凝，冷凝溫度為100 400°C。所述的磁力分選處理中磁感應強度為200 500mT，磁選機轉速為30 60rpm。真空冶金的原理是基於廢舊鎳鎘電池各組分在同一溫度下具有不同的蒸氣壓，在真空中通過蒸發與冷凝，使其分別在不同溫度下相互分離從而實現綜合利用與回收。因此， 可以通過蒸餾或者升華等手段，將廢舊鎳鎘電池中的鎘等低熔點高蒸氣壓金屬從混合金屬中分離，然後在一定溫度下，通過冷凝後將金屬回收。基於廢舊鎳鎘電池中各金屬元素的磁性差異，本發明技術方案通過磁力分選工藝，在不均勻的磁場中，將鐵、鎳、鈷等磁性金屬從真空冶金後殘餘物中分離。本發明技術方案採用磁選機將鐵、鎳、鈷從混合金屬中分離，從而實現綜合利用和回收磁選過程中，磁感應強度為200 500mT，磁選機轉速為30 60rpm。本發明具體工藝過程如下1.把廢舊鎳鎘電池輸送到破碎機，進行破碎，破碎至粒徑為0. 5mm-2mm。2.在粒度為0. 5mm-2mm廢舊鎳鎘電池中加入_5襯％活性炭粉(粒徑小於 0. 15mm)作為還原劑，在真空冶金爐中分離回收鎘。真空冶金爐中分離回收鎘時，真空爐的壓力保持在1Χ1(Γ2 IX IO2Pa,加熱溫度為500 9000C0加熱時間為1 3小時。3.鎘蒸氣在冷凝器上得以冷凝，冷凝溫度為100 400°C，鎘回收率達到98%以上，純度達99%以上，由此將鎘從廢舊鎳鎘電池中分離出來。4.真空冶金後，採用磁力分選方法分離真空冶金後廢舊鎳鎘電池混合金屬中的鐵、鎳、鈷等磁性物質。磁選過程中，磁感應強度為200 500mT，磁選機轉速為30 60rpm， 廢舊鎳鎘電池中鐵、鎳、鈷回收率達到95%以上。本發明具有成本低、高效、結構簡單、無汙染等特點。克服了填埋和焚燒處理等方法重金屬汙染的問題，減少環境汙染。同時，回收產物為金屬單質而非金屬化合物，附加值較高。


圖1為本發明廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步描述，但不應以此限制本發明的保護範圍。請先參閱圖1，圖1為本發明廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法流程圖。如圖所述，一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，該方法在密封條件下進行，包括如下步驟首先將所述的廢舊鎳鎘電池進行破碎處理，破碎成粒度為0. 5mm-2mm的混合物料；然後所述的混合物料放入真空冶金爐中，並在添加-5wt%活性炭粉後進行真空冶金分離處理，用以分離鎘金屬顆粒；最後將經所述真空冶金分離處理後的殘餘混合金屬進行磁力分選處理，用以分離鐵金屬顆粒、鎳金屬顆粒和鈷金屬顆粒。處理時，首先通過傳送帶把廢舊鎳鎘電池送入破碎機進行破碎，粒度為0. 5mm-2mm 的碎片；然後通過傳送帶把粒度0. 5mm-2mm的碎片送入真空冶金分離設備，並加入2wt %的活性炭粉(粒徑小於0. 15mm)作為還原劑進行鎘金屬的分離；再通過傳送帶把真空冶金後的殘餘物送入磁力分選裝置進行磁性物質與非磁性物質的分離；分離出非磁性物質銅、鉀等金屬顆粒和磁性物質鐵、鎳、鈷等金屬。實施例1首先將廢舊鎳鎘電池破碎成粒徑為0. 5-lmm的混合物料，然後，將破碎後的物料放入真空冶金爐中，加入的活性炭粉(粒徑小於0. 15mm)作為還原劑，真空爐密封后啟動真空系統抽氣，使真空爐的真空度處於0. OlPa0真空爐內溫度加熱到500°C。然後保持溫度不變，使鎘蒸發，蒸發時間為1小時。鎘蒸氣在冷凝器上得以冷凝，冷凝溫度為100°C， 鎘回收率為98. 5%，純度為99. 6%，蒸發完畢的混合金屬進行磁力分選繼續提純分離。磁選過程中，磁感應強度為200m T，磁選機轉速為30rpm，鐵、鎳、鈷回收率達到98. 3%以上。實施例2首先將廢舊鎳鎘電池破碎成粒徑為l_2mm的混合物料，然後，將破碎後的物料放入真空冶金爐中，加入3wt%的活性炭粉(粒徑小於0.15mm)作為還原劑，真空爐密封后啟動真空系統抽氣，使真空爐的真空度處於101^。真空爐內溫度加熱到750°C。然後保持溫度不變，使原料中鎘蒸發，蒸發時間為2小時。鎘蒸氣在冷凝器上得以冷凝，冷凝溫度為 200°C，鎘回收率為99. 5%，純度為99. 4%，蒸發完畢的混合金屬進行磁力分選繼續提純分離。磁選過程中，磁感應強度為350mT，磁選機轉速為40rpm，鐵、鎳、鈷回收率達到96. 1%。實施例3首先將廢舊鎳鎘電池破碎成粒徑為0. 75-1. 5mm的混合物料，然後，將破碎後的物料放入真空冶金爐中，加入5wt%的活性炭粉(粒徑小於0. 15mm)作為還原劑，真空爐密封后啟動真空系統抽氣，使真空爐的真空度處於lOOPa。真空爐內溫度加熱到900°C。然後保持溫度不變，使原料中鎘蒸發，蒸發時間為3小時。鎘蒸氣在冷凝器上得以冷凝，冷凝溫度為400°C，鎘回收率為99. 7%，純度為99. 2%，蒸發完畢的混合金屬進行磁力分選繼續提純分離。磁選過程中，磁感應強度為500mT，磁選機轉速為60rpm，鐵、鎳、鈷回收率達到 95. 5%。
實施例4首先將廢舊鎳鎘電池破碎成粒徑為0. 8-1. 2mm的混合物料，然後，將破碎後的物料放入真空冶金爐中，加入2. 5wt%的活性炭粉(粒徑小於0. 15mm)作為還原劑，真空爐密封后啟動真空系統抽氣，使真空爐的真空度處於1.5Pa。真空爐內溫度加熱到650°C。然後保持溫度不變，使原料中鎘蒸發，蒸發時間為2. 5小時。鎘蒸氣在冷凝器上得以冷凝，冷凝溫度為300°C，鎘回收率為99. 6%，純度為99. 3%，蒸發完畢的混合金屬進行磁力分選繼續提純分離。磁選過程中，磁感應強度為320mT，磁選機轉速為45rpm，鐵、鎳、鈷回收率達到 95. 4%。實施例5首先將廢舊鎳鎘電池破碎成粒徑為0. 75-1. 5mm的混合物料，然後，將破碎後的物料放入真空冶金爐中，加入1.8wt%的活性炭粉(粒徑小於0. 15mm)作為還原劑，真空爐密封后啟動真空系統抽氣，使真空爐的真空度處於381^。真空爐內溫度加熱到840°C。然後保持溫度不變，使原料中鎘蒸發，蒸發時間為2. 5小時。鎘蒸氣在冷凝器上得以冷凝，冷凝溫度為230°C，鎘回收率為98. 9%，純度為99. 4%，蒸發完畢的混合金屬進行磁力分選繼續提純分離。磁選過程中，磁感應強度為460mT，磁選機轉速為35rpm，鐵、鎳、鈷回收率達到 95. 6%。
權利要求
1.一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，其特徵在於該方法在密封條件下進行，包括如下步驟首先將所述的廢舊鎳鎘電池進行破碎處理，破碎成粒度為0. 5mm-2mm的混合物料；然後所述的混合物料放入真空冶金爐中，並在添加-5wt%活性炭粉後進行真空冶金分離處理，用以分離鎘金屬顆粒；最後將經所述真空冶金分離處理後的殘餘混合金屬進行磁力分選處理，用以分離鐵金屬顆粒、鎳金屬顆粒和鈷金屬顆粒。
2.如權利要求1所述的一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，其特徵在於所述的破碎處理是將所述的廢舊鎳鎘電池在破碎機中破碎解離至破碎粒徑範圍為0. 5mm-2mm 的混合物料。
3.如權利要求1所述的一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，其特徵在於所述的活性炭粉的粒徑小於0. 15mm。
4.如權利要求1所述的一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，其特徵在於所述的真空冶金分離處理包括如下步驟①密封真空爐，啟動真空系統抽氣，使真空爐的壓力保持在1X10—2 IXlO2I^a；②啟動真空爐電源，使使真空爐內溫度加熱到500 900°C，然後保持溫度不變，使原料中的鎘蒸發，蒸發時間為1 3小時；③鋅蒸氣在冷凝器上冷凝，冷凝溫度為100 400°C。
5.如權利要求1所述的一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，其特徵在於所述的磁力分選處理中磁感應強度為200 500mT，磁選機轉速為30 6rpm。
全文摘要
一種廢舊鎳鎘電池中鎘、鐵、鎳、鈷的回收方法，首先將廢舊鎳鎘電池進行破碎處理，破碎成粒度為0.5mm-2mm的混合物料；然後採用真空冶金分離方法分離其中的鎘，鎘回收率達到98％以上，純度達99％以上，最好採用磁力分選方法分離真空冶金後廢舊鎳鎘電池混合金屬中的鐵、鎳、鈷等磁性物質，鐵、鎳、鈷回收率達到95％以上。本發明具有成本低、高效、結構簡單、無汙染等特點。克服了填埋和焚燒處理等方法重金屬汙染的問題，減少環境汙染，同時，回收產物為金屬單質而非金屬化合物，附加值較高。
文檔編號H01M10/54GK102324592SQ20111021154
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者許振明, 黃魁 申請人:上海交通大學