鎳氫廢電池正極材料的浸出方法

2023-05-15 23:10:16 2

專利名稱：鎳氫廢電池正極材料的浸出方法
技術領域：
本發明涉及鎳氫廢電池正極材料的一種浸出方法。
背景技術：
鎳氫電池是一類廣泛使用的電池，該電池使用報廢后將產生大量 廢電池。由於這類^池含有大量重金屬，若棄入環境，將對環境產生 很大的直接和潛在危害。鎳氫電池正極材料主要含鎳和鈷，兩者的總
含量高達50 70%，很具回收價值。目前從鎳氫廢電池正極材料中回 收鎳、鈷的工藝主要有火法工藝和溼法工藝。火法工藝得到的產品為 合金材料，很難獲得較純的鎳和鈷。溼法工藝比較容易得到較純的鎳 和鈷。浸出是溼法工藝中必不可少的一個過程。目前鎳氫廢電池正極 材料的浸出方法主要有鹽酸浸出法、硫酸浸出法和硝酸浸出法。鹽酸 浸出法，設備腐蝕大，酸霧產生量大而汙染環境。硫酸浸出法消耗較 昂貴的氧化劑(如雙氧水等)。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會 產生大量氮氧'化物，汙染環境。開發設備腐蝕小、成本低、基本無環 境汙染的鎳氫廢電池正極材料的浸出方法具有較大實用價值。

發明內容
針對目前鎳氫廢電池正極材料浸出的問題，本發明的目的是尋找 一種硝酸消耗量低，基本無氮氧化物汙染的鎳氫廢電池正極材料的浸 出方法，其特徵在於將從鎳氫廢電池中分離出的正極材料(包括通過 人工或機械分離出的初級正極材料、初級正極材料經破碎和球磨或棒磨得到的正極粉體材料、初級正極材料或正極粉體材料經鹼洗或焙燒 等預處理得到的較純淨的正極材料)放入耐壓和耐硝酸腐蝕的容器 中，然後密封容器，並將硝酸泵入該容器，通入工業純氧進行鎳氫廢 電池正極材料的浸出，浸出結束後進行液固分離，得到所需浸出溶
液。反應溫度為20 100°C，浸出壓力為0'.05 0.5MPa，浸出的硝酸 初始濃度為1 6mol/L,浸出時間為1 4小時，浸出過程進行攪拌， 攪拌速度為30 100r/min。硝酸加入量為加入反應容器的正極材料 中全部金屬浸出的硝酸理論消耗量的101 130%。
本發明的目的是這樣實現的在加壓工業純氧存在的條件下，硝 酸浸出鎳氫廢龜池正極材料(材料中的鎳呈金屬和氧化物兩種形態， 鈷呈氧化物形態)時，金屬鎳生成硝酸亞鎳的過程發生如下化學反應: Ni + 4HN03 = Ni(N03)2 + 2N02 + 2H20
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總反應為
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在加壓工業純氧存在的條件下，硝酸浸出鎳氫廢電池正極材料 時，金屬鎳生成硝酸鎳的過程發生如下化學反應 formula see original document page 43N02 + H20 二 2HN03 + NO 總反應為 ，
4Ni + 12HN03 + 302 = 4Ni(N03)3 +6H20
硝酸浸出鎳氫廢電池正極材料時，部分氧化鎳生成硝酸亞鎳的過 程發生如下化學反應
NiO + 2HN03 = Ni(N03)2 + H20 -
在加壓工業純氧存在的條件下，部分氧化鎳生成硝酸鎳的過程發 生如下化學反應
-NiO + 4HN03 = Ni(N03)3 + N02 + 2H20 3NiO + 10HN03 = 3Ni(N03)3 + NO + 5H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO 總反應為
4NiO + 12HN03 + 02 = 4Ni(N03)3 + 6H20 此外，硝酸浸出鎳氫廢電池正極材料時，鈷的氧化物發生如下化 學反應
CoO + 2HN03 = Co(N03)2 + H20
在硝酸過量和使用加壓工業純氧的浸出條件下，絕大部分鎳和鈷 最終以三價形式進入浸出液。
經過上述一系列反應，最終提高了硝酸的利用率，基本避免了氮 氧化物汙染物的產生，實現了工藝的清潔化。
相對於現有方法，本發明的突出優點是可大大降低硝酸耗量，基本避免了汙染物氮氧化物的產生，從而不需要氮氧化物的汙染治理， 省去了汙染治理費用，具有明顯的經濟效益和環境效益。 具體實施方法
實施例l:將100g鎳氫廢電池正極材料(含鎳56.49&，鈷5.9%)加 入容積為1L的不鏽鋼高壓釜中，加入3.0mol/L的硝酸800ml，通入 0. 2MPa的工業純氧，在40 50。C下攪拌(攪拌速度80r/min)浸出2. 5 小時，浸出結束後進行液固分離，得到780ml浸出溶液(不含浸出渣 洗滌水)。反應尾氣約600ml (折合成絕對壓力0. lMPa的體積)，氮 氧化物濃度為5. 8mg/V。鎳和鈷的浸出率分別為98. 7%和97. 8% (按 進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳和鈷計算)。
實施例2:將500g鎳氫廢電池正極材料(含鎳56. 4%，鈷5.9%) 加入容積為10L的不鏽鋼高壓釜中，加入2. Omol/L的硝酸5. 8L，通 入0. lMPa的工業純氧，在50 60C下攪拌(攪拌速度80r/min)浸出 3小時，反應結束後進行液固分離，得到.5.6L浸出溶液(不含浸出 渣洗滌水)，反應尾氣約6.8L (折合成絕對壓力0.1MPa的體積)，氮 氧化物濃度為4. 7 mg/m3。鎳和鈷的浸出率分別為98. 9%和98.1% (按 進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳和鈷計算)。
權利要求
1、一種鎳氫廢電池正極材料的浸出方法，其特徵是將從鎳氫廢電池中分離出的正極材料放入耐壓和耐硝酸腐蝕的容器中，然後密封容器，並將硝酸泵入該容器，通入工業純氧進行鎳氫廢電池正極材料的浸出，浸出結束後進行液固分離，得到所需浸出溶液，浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硝酸初始濃度為1～6mol/L，浸出時間為1～4小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度為30～100r/min，硝酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硝酸理論消耗量的101～130％。
全文摘要
本發明介紹的鎳氫廢電池正極材料的浸出方法是將從鎳氫廢電池中分離出的正極材料放入耐壓和耐硝酸腐蝕的容器中，然後密封容器，並將硝酸泵入該容器，通入工業純氧進行鎳氫廢電池正極材料的浸出。浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硝酸初始濃度為1～6mol/L，浸出時間為1～4小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度為30～100r/min。硝酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硝酸理論消耗量的101～130％。
文檔編號C22B23/00GK101586190SQ20091005969
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月23日 優先權日2009年6月23日
發明者公培寶, 犀 田, 濤 魏, 怡 龍, 龍炳清 申請人:四川師範大學