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冶金方法處理廢舊鎳鎘電池的研究進展二

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年08月05日  

ZXue[11]等將粉碎的原料在600~700℃溫度下灼燒,使其中的金屬氧化,同時把有機物燒掉。灼燒后的粉末用H2SO4浸出,浸出液通過加入MnO2和調節pH值至4~6,使鐵離子沉淀出來。溶液過濾后,加


ZXue[11]等將粉碎的原料在600~700℃溫度下灼燒,使其中的金屬氧化,同時把有機物燒掉。灼燒后的粉末用H2SO4浸出,浸出液通過加入MnO2和調節pH值至4~6,使鐵離子沉淀出來。溶液過濾后,加入(NH4)2SO4使鎳離子以(NH4)2•Ni(SO4)2•H2O晶體的形式沉淀出來,再加入NH4HCO3并調節溫度到70℃和pH值為6~6.5,此時鎘以CdCO3的形式沉淀出來。進一步的處理包括將(NH4)2•Ni(SO4)2•H2O晶體溶解并使鎳離子以Ni(OH)2的形式重新沉淀和將CdCO3沉淀灼燒分解為CdO。Ni(OH)2和CdO可以直接作為電池原料使用。鎳的回收率大于95%,鎘的回收率大于99.66%。在中試實驗中,通過電解還原回收鎘金屬,回收的鎘的純度大于99.82%,尤宏等[12]采用H2SO4溶液浸取廢棄電池得到含有鎳和鎘的母液,加入雙氧水使其中的鐵離子氧化為Fe3+,在70℃下調節pH值使鐵以氫氧化物沉淀出來,然后用旋轉圓盤電極電解槽回收鎘。在電解后的溶液中加入碳酸鈉溶液調節pH值,使鎳離子以碳酸鎳晶體的形式析出,鎳的回收率可達99.5%。
2.3電化學沉積法
電化學沉積法是利用了鎳與鎘的電極電位差異,通過電解從溶液中直接回收鎘,實現鎘鎳分離。此方法能獲得高純度的鎘,其純度可達到99%以上。
鎳、鎘在酸性溶液中的電位分別為-0.246V和-0.403V,為了防止鎳的電沉積,必須將電流密度控制在較小的條件下電解鎘,分離效率較低,成本略高。
常用的電化學沉積法首先將鎳鎘電池粉碎后篩選出活性物質,用H2SO4溶液溶解。溶液通過電解在陰極回收鎘,回收的鎘純度為99.5%,將剩余電解液濃縮后,形成以NiSO4為主要成分的殘渣。殘渣用水溶解后通入空氣或氧化劑氧化,再用石灰中和,調節pH值為6,過濾,溶液冷卻后NiSO4結晶析出。M.Bartolozzi等[13]使用含H2SO4和H2O2的混合溶液溶解廢棄電池活性物質,溶液用NaOH和氨水調節pH值為5,使鐵離子沉淀出來,過濾后用于電解還原回收鎘。剩余的電解液加入NaOH調節pH值為7,再加入Na2CO3使鎳以碳酸鎳的形式沉淀出來。
2.4溶劑萃取法
將溶劑萃取法用于從廢鎳鎘電池中回收金屬,使用的萃取劑包括TBP(三正丁基膦酸)、Lix64(羥基肟)、Kelex120(羥基喹啉)等。選擇合適的萃取劑是溶劑萃取法的關鍵。CANogueira等[14]的研究表明,控制適當的pH值,DEHPA二(2-乙基己基)膦酸)可以很好地使鎘與鎳、鈷分離,而Cyanex272(二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸)可以有效地分離鈷和鎳。分離流程為用H2SO4溶液溶解廢棄電池后,首先用DEHPA作萃取劑,將鎘從溶液中分離,隨后使用Cyanex272將鈷和鎳分離。這種方式具有較高的選擇性和效率。鎘的回收率高達99.7%,鈷的回收率99.5%。也可以采用P507(2-乙基己基膦酸單(2-乙基己基)酯)作萃取劑,將鎘、鈷同時萃取出來,達到與鎳分離的目的[15]。在pH值為4.0、P507體積分數25%、皂化率60%、相比為1:1的條件下,經一級萃取,鎘鈷的萃取率達93.7%,二級萃取的萃取率可達99.86%以上。使用鰲合劑Lix64(羥基肟)或Kelex120(羥基喹啉)可以將鎳從其氨絡合物的溶液中萃取出來,剩余溶液中將氨驅逐后得到CdCO3沉淀。再在100℃下加熱溶液,驅逐剩余的氨,鈷以氫氧化物的形式沉淀出來。
C.A.Nogueira,F.Delmas[14]提出一種從硫酸鹽浸出液中回收鎘、鈷、鎳的溶劑萃取流程。試驗所用溶液與預期的硫酸浸出含鎘、鈷、鎳殘渣及廢的可再充電電池所得浸出液等效,溶劑萃取流程由兩個回路組成。一個是鎘分離回路,以1mol/L的有機磷酸DEHPA作萃取劑,另一個是鈷分離回路,以0.5mol/L的有機次膦酸Cyanex272作萃取劑。在最佳條件下,鎘分離回路中,99.7%的鎘被萃取,用純鎘溶液可有效地將負載有機相中的鎘反萃到水相。從這種水溶液中可回收到純度較高的金屬鎘。分離出鎘的剩余液,在鈷分離回路中,用0.5mol/L的有機次膦酸Cyanex272萃取鈷,鈷萃取率達99.5%,用純的鈷溶液洗滌負載有機相,通過反萃取回收鈷。
3結論
濕法處理工藝流程長,污水的排放有可能造成環境的二次污染。如何處理污水是本技術的關鍵。火法冶金雖無廢水之憂,但應注意廢氣及廢渣的處理,真空冶金對環境的影響最小,只是設備投資比較大,從長遠看應該是一種比較好的選擇。國外已有成熟的廢舊鎳鎘電池的處理技術,國內對廢舊鎳鎘電池的處理回收技術的研究多停留于實驗室階段,所以此類技術還應向實用化發展。有關廢舊鎳鎘電池的回收技術研究應得到國家的經濟支持,應加強宣傳教育,促進廢舊鎳鎘電池的回收和鎳鎘電池的清潔生產和生產技術更新,盡量減少或避免對環境的二次污染。


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