一種廢舊電池的綜合處理方法與流程
2023-05-26 09:11:16 3
本發明涉及廢舊電池處理技術領域，具體涉及一種廢舊電池的綜合處理方法。
背景技術：
廢舊電池中含有酸、鹼、多種金屬及重金屬氧化物，隨意丟棄的廢舊電池會給土壤和地下水造成嚴重汙染。對廢舊電池進行處理，使得金屬材料等資源得到回收利用，將有害物質進行無害化處理已經成為亟待解決的問題。目前，多採用冶煉和電解等冶金方法回收金屬，不僅處理成本高，而且冶煉產生的廢氣排放和電解殘留廢渣會對環境造成汙染。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種廢舊電池的綜合處理方法，該方法通過合理利用處理，對廢舊電池進行二次利用，減少了環境汙染，處理方法簡單易行，成本低廉，回收了多種貴重金屬資源，具有顯著的經濟效益。
本發明解決技術問題採用如下技術方案：
一種廢舊電池的綜合處理方法，包括以下步驟：
（1）廢舊電池篩分和預處理：將回收的廢舊電池進行磁選，篩選出鎳鐵電池、鎳鎘電池以及鐵皮包裝的全封閉電池，剩餘的為鋅錳電池、銀鋅電池、紐扣電池；選取鎳鐵電池與鎳鎘電池，送入電池粉碎機粉碎，再除去塑料、金屬固形物，放入清水中浸泡，過濾，濾餅備用；
（2）硫酸鎳銨的提取：將步驟（1）的濾餅在40～50℃乾燥至含水量小於5%，加入5～10wt%的氨水，調節ph至7～8，常溫攪拌20～30min後，過濾，向濾液中緩慢滴加10～20wt%的硫酸溶液，減壓濃縮至體系減少1/3～1/2，加入適量乙醇，於5～15℃結晶得到硫酸鎳銨晶體；
（3）硫酸亞鐵的提取：將步驟（2）結晶後的母液，緩慢滴加10～20wt%的硫酸溶液，調節ph至2～3，再升溫至60～70℃攪拌30～40min，過濾，濾餅乾燥後減壓濃縮，冷卻至室溫後，使用環己烷和乙酸乙酯的混合溶液於-5～5℃重結晶得到硫酸亞鐵晶體；
（4）二氧化錳的提取：將步驟（3）重結晶後的母液加入10～20wt%的硫酸溶液，調節ph至3～4，0～8℃結晶析出硫酸鈉和硫酸鋁晶體，過濾後濾液加熱至60～80℃，析出硫酸錳晶體；硫酸錳晶體中加入去離子水，80～90℃下緩慢添加氧化劑，添加後繼續反應10～15小時，得到棕黑色懸濁液，過濾，濾餅分別使用清水、乙醇淋洗3～5次，乾燥後得到二氧化錳晶體。
優選地，所述步驟（1）選取鎳鐵電池與鎳鎘電池是由人工剔除鐵皮包裝的全封閉電池。
優選地，所述步驟（1）電池粉碎機的空壓機壓力為1～5mpa，處理能力為80～120kg/h。
優選地，所述步驟（2）減壓濃縮的條件為真空度0.02～0.06mpa，溫度50～60℃。
優選地，所述步驟（2）乙醇的用量為減壓濃縮後體系質量的5～10倍。
優選地，所述步驟（3）減壓濃縮的條件為真空度0.04～0.08mpa，溫度60～80℃。
優選地，所述步驟（3）環己烷和乙酸乙酯的體積比為3～6：1。
優選地，所述步驟（4）氧化劑為過硫酸銨或高錳酸鉀。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明的廢舊電池的綜合處理方法，包括廢舊電池篩分和預處理、硫酸鎳銨的提取、硫酸亞鐵的提取、二氧化錳的提取，提取和合成了硫酸鎳銨、硫酸亞鐵、硫酸鈉、硫酸鋁、硫酸錳、二氧化錳等多種金屬化合物，通過對廢舊電池進行二次利用，減少了環境汙染，處理方法簡單易行，成本低廉，回收了多種貴重金屬資源，具有顯著的經濟效益。
（2）本發明的廢舊電池的綜合處理方法，通過氨水、硫酸等廉價的化學試劑，得到了多種貴重金屬化合物，可以再次作為電池的材料，簡化了工藝流程，使用溼法有效去除了汞、鎘等毒性重金屬，無二次汙染。
具體實施方式
以下結合具體實施例對發明作進一步詳細的描述。
實施例1
一種廢舊電池的綜合處理方法，包括以下步驟：
（1）廢舊電池篩分和預處理：將回收的廢舊電池進行磁選，篩選出鎳鐵電池、鎳鎘電池以及鐵皮包裝的全封閉電池，剩餘的為鋅錳電池、銀鋅電池、紐扣電池；人工剔除鐵皮包裝的全封閉電池，選取鎳鐵電池與鎳鎘電池，送入電池粉碎機粉碎，再除去塑料、金屬固形物，放入清水中浸泡，過濾，濾餅備用；其中，電池粉碎機的空壓機壓力為1～5mpa，處理能力為80～120kg/h。
（2）硫酸鎳銨的提取：將步驟（1）的濾餅在45℃乾燥至含水量小於5%，加入6wt%的氨水，調節ph至7.2，常溫攪拌24min後，過濾，向濾液中緩慢滴加12wt%的硫酸溶液，在真空度0.03mpa、溫度55℃條件下減壓濃縮至體系減少1/3～1/2，加入適量乙醇，於10℃結晶得到硫酸鎳銨晶體；乙醇的用量為減壓濃縮後體系質量的8倍。
（3）硫酸亞鐵的提取：將步驟（2）結晶後的母液，緩慢滴加18wt%的硫酸溶液，調節ph至2，再升溫至60℃攪拌30min，過濾，濾餅乾燥後，在真空度0.04mpa、溫度60℃的條件下減壓濃縮，冷卻至室溫後，使用環己烷和乙酸乙酯的混合溶液於-5℃重結晶得到硫酸亞鐵晶體；其中，環己烷和乙酸乙酯的體積比為3：1。
（4）二氧化錳的提取：將步驟（3）重結晶後的母液加入10wt%的硫酸溶液，調節ph至3，0℃結晶析出硫酸鈉和硫酸鋁晶體，過濾後濾液加熱至60℃，析出硫酸錳晶體；硫酸錳晶體中加入去離子水，90℃下緩慢添加氧化劑，添加後繼續反應15小時，得到棕黑色懸濁液，過濾，濾餅分別使用清水、乙醇淋洗3次，乾燥後得到二氧化錳晶體。
實施例2
一種廢舊電池的綜合處理方法，包括以下步驟：
（1）廢舊電池篩分和預處理：將回收的廢舊電池進行磁選，篩選出鎳鐵電池、鎳鎘電池以及鐵皮包裝的全封閉電池，剩餘的為鋅錳電池、銀鋅電池、紐扣電池；人工剔除鐵皮包裝的全封閉電池，選取鎳鐵電池與鎳鎘電池，送入電池粉碎機粉碎，再除去塑料、金屬固形物，放入清水中浸泡，過濾，濾餅備用；其中，電池粉碎機的空壓機壓力為1～5mpa，處理能力為80～120kg/h。
（2）硫酸鎳銨的提取：將步驟（1）的濾餅在50℃乾燥至含水量小於5%，加入10wt%的氨水，調節ph至7，常溫攪拌30min後，過濾，向濾液中緩慢滴加20wt%的硫酸溶液，在真空度0.06mpa、溫度50℃條件下減壓濃縮至體系減少1/3～1/2，加入適量乙醇，於8℃結晶得到硫酸鎳銨晶體；乙醇的用量為減壓濃縮後體系質量的7倍。
（3）硫酸亞鐵的提取：將步驟（2）結晶後的母液，緩慢滴加17wt%的硫酸溶液，調節ph至2，再升溫至70℃攪拌30min，過濾，濾餅乾燥後，在真空度0.05mpa、溫度70℃的條件下減壓濃縮，冷卻至室溫後，使用環己烷和乙酸乙酯的混合溶液0℃重結晶得到硫酸亞鐵晶體；其中，環己烷和乙酸乙酯的體積比為5：1。
（4）二氧化錳的提取：將步驟（3）重結晶後的母液加入18wt%的硫酸溶液，調節ph至3，5℃結晶析出硫酸鈉和硫酸鋁晶體，過濾後濾液加熱至75℃，析出硫酸錳晶體；硫酸錳晶體中加入去離子水，82℃下緩慢添加氧化劑，添加後繼續反應12小時，得到棕黑色懸濁液，過濾，濾餅分別使用清水、乙醇淋洗4次，乾燥後得到二氧化錳晶體。
實施例3
一種廢舊電池的綜合處理方法，包括以下步驟：
（1）廢舊電池篩分和預處理：將回收的廢舊電池進行磁選，篩選出鎳鐵電池、鎳鎘電池以及鐵皮包裝的全封閉電池，剩餘的為鋅錳電池、銀鋅電池、紐扣電池；人工剔除鐵皮包裝的全封閉電池，選取鎳鐵電池與鎳鎘電池，送入電池粉碎機粉碎，再除去塑料、金屬固形物，放入清水中浸泡，過濾，濾餅備用；其中，電池粉碎機的空壓機壓力為1～5mpa，處理能力為80～120kg/h。
（2）硫酸鎳銨的提取：將步驟（1）的濾餅在50℃乾燥至含水量小於5%，加入10wt%的氨水，調節ph至8，常溫攪拌30min後，過濾，向濾液中緩慢滴加10wt%的硫酸溶液，在真空度0.03mpa、溫度56℃條件下減壓濃縮至體系減少1/3～1/2，加入適量乙醇，於12℃結晶得到硫酸鎳銨晶體；乙醇的用量為減壓濃縮後體系質量的8倍。
（3）硫酸亞鐵的提取：將步驟（2）結晶後的母液，緩慢滴加16wt%的硫酸溶液，調節ph至3，再升溫至60℃攪拌40min，過濾，濾餅乾燥後，在真空度0.06mpa、溫度70℃的條件下減壓濃縮，冷卻至室溫後，使用環己烷和乙酸乙酯的混合溶液於3℃重結晶得到硫酸亞鐵晶體；其中，環己烷和乙酸乙酯的體積比為6：1。
（4）二氧化錳的提取：將步驟（3）重結晶後的母液加入15wt%的硫酸溶液，調節ph至3.8，6℃結晶析出硫酸鈉和硫酸鋁晶體，過濾後濾液加熱至80℃，析出硫酸錳晶體；硫酸錳晶體中加入去離子水，80℃下緩慢添加氧化劑，添加後繼續反應14小時，得到棕黑色懸濁液，過濾，濾餅分別使用清水、乙醇淋洗5次，乾燥後得到二氧化錳晶體。
實施例4
一種廢舊電池的綜合處理方法，包括以下步驟：
（1）廢舊電池篩分和預處理：將回收的廢舊電池進行磁選，篩選出鎳鐵電池、鎳鎘電池以及鐵皮包裝的全封閉電池，剩餘的為鋅錳電池、銀鋅電池、紐扣電池；人工剔除鐵皮包裝的全封閉電池，選取鎳鐵電池與鎳鎘電池，送入電池粉碎機粉碎，再除去塑料、金屬固形物，放入清水中浸泡，過濾，濾餅備用；其中，電池粉碎機的空壓機壓力為1～5mpa，處理能力為80～120kg/h。
（2）硫酸鎳銨的提取：將步驟（1）的濾餅在43℃乾燥至含水量小於5%，加入7wt%的氨水，調節ph至7.6，常溫攪拌25min後，過濾，向濾液中緩慢滴加18wt%的硫酸溶液，在真空度0.05mpa、溫度52℃條件下減壓濃縮至體系減少1/3～1/2，加入適量乙醇，於10℃結晶得到硫酸鎳銨晶體；乙醇的用量為減壓濃縮後體系質量的10倍。
（3）硫酸亞鐵的提取：將步驟（2）結晶後的母液，緩慢滴加10wt%的硫酸溶液，調節ph至2，再升溫至60℃攪拌40min，過濾，濾餅乾燥後，在真空度0.04mpa、溫度80℃的條件下減壓濃縮，冷卻至室溫後，使用環己烷和乙酸乙酯的混合溶液於2℃重結晶得到硫酸亞鐵晶體；其中，環己烷和乙酸乙酯的體積比為5：1。
（4）二氧化錳的提取：將步驟（3）重結晶後的母液加入20wt%的硫酸溶液，調節ph至3.8，6℃結晶析出硫酸鈉和硫酸鋁晶體，過濾後濾液加熱至75℃，析出硫酸錳晶體；硫酸錳晶體中加入去離子水，86℃下緩慢添加氧化劑，添加後繼續反應14小時，得到棕黑色懸濁液，過濾，濾餅分別使用清水、乙醇淋洗5次，乾燥後得到二氧化錳晶體。
實施例5
一種廢舊電池的綜合處理方法，包括以下步驟：
（1）廢舊電池篩分和預處理：將回收的廢舊電池進行磁選，篩選出鎳鐵電池、鎳鎘電池以及鐵皮包裝的全封閉電池，剩餘的為鋅錳電池、銀鋅電池、紐扣電池；人工剔除鐵皮包裝的全封閉電池，選取鎳鐵電池與鎳鎘電池，送入電池粉碎機粉碎，再除去塑料、金屬固形物，放入清水中浸泡，過濾，濾餅備用；其中，電池粉碎機的空壓機壓力為1～5mpa，處理能力為80～120kg/h。
（2）硫酸鎳銨的提取：將步驟（1）的濾餅在50℃乾燥至含水量小於5%，加入9wt%的氨水，調節ph至8，常溫攪拌25min後，過濾，向濾液中緩慢滴加18wt%的硫酸溶液，在真空度0.05mpa、溫度52℃條件下減壓濃縮至體系減少1/3～1/2，加入適量乙醇，於10℃結晶得到硫酸鎳銨晶體；乙醇的用量為減壓濃縮後體系質量的10倍。
（3）硫酸亞鐵的提取：將步驟（2）結晶後的母液，緩慢滴加10wt%的硫酸溶液，調節ph至3，再升溫至55℃攪拌40min，過濾，濾餅乾燥後，在真空度0.06mpa、溫度80℃的條件下減壓濃縮，冷卻至室溫後，使用環己烷和乙酸乙酯的混合溶液於2℃重結晶得到硫酸亞鐵晶體；其中，環己烷和乙酸乙酯的體積比為6：1。
（4）二氧化錳的提取：將步驟（3）重結晶後的母液加入10wt%的硫酸溶液，調節ph至3.8，8℃結晶析出硫酸鈉和硫酸鋁晶體，過濾後濾液加熱至75℃，析出硫酸錳晶體；硫酸錳晶體中加入去離子水，86℃下緩慢添加氧化劑，添加後繼續反應15小時，得到棕黑色懸濁液，過濾，濾餅分別使用清水、乙醇淋洗5次，乾燥後得到二氧化錳晶體。
本發明的廢舊電池的綜合處理方法，包括廢舊電池篩分和預處理、硫酸鎳銨的提取、硫酸亞鐵的提取、二氧化錳的提取，提取和合成了硫酸鎳銨、硫酸亞鐵、硫酸鈉、硫酸鋁、硫酸錳、二氧化錳等多種金屬化合物，通過對廢舊電池進行二次利用，減少了環境汙染，處理方法簡單易行，成本低廉，回收了多種貴重金屬資源，具有顯著的經濟效益。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，也應視為本發明的保護範圍。