专利名称：用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法
技术领域：
本发明涉及一种锰锌铁氧体的制备方法，特别是一种用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法。
背景技术：
干电池的广泛使用，不仅消耗了大量的锰、锌、铁等金属材料，而废电池的丢弃对环境造成严重污染。对废旧电池再资源化的研究成为一大课题。根据文献报道，目前废旧电池资源化的实验室方法有二种，一是高温加热法，二是液体浸取法，可回收部分金属及其化合物，但这两种方法有一个共同问题是，在分离不同金属时难度大，工艺繁杂，产品附加值较低，且分离纯度较低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是利用废旧碱性二氧化锰电池中的金属元素，直接制备锰锌铁氧体的方法，实现废旧电池再资源化，其制备方法简单，耗能少，成本低。本发明的技术方案是，一种利用废旧碱性二氧化锰电池水热法制备锰锌铁氧体的方法，它包括有液体浸取和过滤工序，其特征在于在上述浸取过滤后的溶液中加入≥溶液中所含有害重金属铅、镉、汞量(摩尔数)的铁粉，除去置换出来的铅、镉、汞；加入适量的Fe(NO3)3、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2使金属离子总浓度为1mol/L，且使MnO∶ZnO∶FeO＝0.6∶0.4∶1.0(摩尔比)。对上述溶液调PH值为6-8，放入高压釜中，装填度为60％，反应温度为200-300℃，反应时间为2-3小时；对反应后的溶液在常温常压下过滤；对过滤出来的物质在常温常压下用酒精和蒸馏水洗涤；对洗涤后的物质在100℃条件下干燥2-3小时得到粉状锰锌铁氧体产品。利用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的另一种方法，它包括有液体浸取和过滤工序，其特征在于在上述浸取过滤后的溶液中加入≥溶液中铅、镉、汞含量(摩尔数)的铁粉，过滤除去置换出来的铅、镉、汞，加入适量的Fe(NO3)3、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2使金属离子总浓度为1mol/L，且使MnO∶ZnO∶FeO＝0.6∶0.4∶1.0(摩尔比)；对上述溶液加热至50-700℃时加入与金属离子总摩尔数相等的柠檬酸，用氨水调PH值为6-8，经缓慢蒸发水分得到溶胶，将溶胶放入烘箱干燥得到干凝胶；对干凝胶在600-650℃煅烧或在常温常压下燃烧得到锰锌铁氧体产品。
本发明由于采用液体浸取法将废旧电池的锰锌铁物质浸取出来后，按锰锌铁氧体成份比例要求加入适当的材料制成锰锌铁氧体材料，这种磁性材料用途广泛，用量大，从而避免了废旧电池再资源化中因分离锰锌铁导致的能耗高和分离纯度低的问题。
具体实施例方式现行的废旧电池再资源化采用液体浸取法或者高温加热法将废旧电池中的金属元素与其他杂质分离出来后，再对分离出来的金属进行分离和提纯，由于分离不同的金属，特别是纯度较高时，分离难度大，目前常采用电解法分离提取金属，其能耗大，成本高且纯度较低。锌锰铁氧体是一种性能优良的磁性材料，广泛用于变压器，无线电通讯以及航天等各方面，其用量大，它的主要成分是锰锌铁氧体。因而可利用浸取法这些公知的技术将废旧碱性二氧化锰电池中的锰锌铁与其他不溶杂质分离后，按照锌锰铁氧体的成分比例要求对分离出来的锰锌铁进行比例调整，采用水热法或溶胶凝胶法制备锰锌铁氧体磁性材料。
水热法工艺为(1)液体浸取工序将废旧碱性二氧化锰干电池浸入到硝酸液中，液固比为12-14，H2O2浓度为2.0-3.0％，(H2O2重量/溶液重量)，反应温度为50-70℃，反应时间20-40分钟。
(2)过滤工序在常温常压下过滤除去不溶解物。
(3)加入比溶液中铅、镉、汞含量(摩尔数)略高的铁粉，除去置换出来的铅、镉、汞。
(4)对各元素成份比例调整工序加入一定量的Fe(NO3)3、Zn(NO3)3、Mn(NO3)2使金属离子总浓度为1mol/L，且使MnO∶ZnO∶FeO＝0.6∶0.4∶1.0(摩尔比)。
(5)水加热工序调PH值为9-10，将溶液放入高压釜中，填充度为60％，反应温度为200-300℃，反应时间为2-3小时。
(6)过滤工序在常温常压下进行过滤，滤出溶液中的产品物质。
(7)洗涤工序在常温常压下用酒精和蒸馏水对上述滤出的物质洗涤。
(8)干燥工序在100℃下干燥2-3小时，制得粉状锰锌铁氧体产品。
溶胶凝胶法工艺为(1)液体浸取工序将废旧碱性二氧化锰干电池浸入到硝酸液中，液固比为12-14，H2O2浓度为2.0-3.0％，(H2O2重量/溶液重量)，反应温度为50-70℃，反应时间20-40分钟。
(2)过滤工序在常温常压下过滤除去不溶解物。
(3)加入比溶液中铅、镉、汞含量(摩尔数)略高的铁粉，除去置换出来的铅、镉、汞。
(4)对各元素成份比例调整工序加入一定量的Fe(NO3)3、Zn(NO3)3、Mn(NO3)2使金属离子总浓度为1mol/L，且使MnO∶ZnO∶FeO＝0.6∶0.4∶1.0(摩尔比)。
(5)加入与金属离子总摩尔数相等的柠檬酸。
(6)溶胶凝胶制备工序用氨水调PH值为6-8，经缓慢蒸发水分得到溶胶，将溶胶放入烘箱干燥得到干凝胶。
(7)成品工序对干凝胶在600-650℃煅烧或在常温常压下燃烧得到锰锌铁氧体产品。
权利要求
1.一种利用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法，它包括有液体浸取和过滤工序，其特征在于在上述浸取过滤后的溶液中加入≥溶液中含铅、镉、汞量(摩尔数)的铁粉，过滤除去置换出来的铅、镉、汞；加入适量的Fe(NO3)3、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2使金属离子总浓度为1mol/L，且使MnO∶ZnO∶FeO＝0.6∶0.4∶1.0(摩尔比)；对上述溶液调PH值为6-8，放入高压釜中，装填度为60％，反应温度为200-300℃，反应时间为2-3小时；对反应后的溶液在常温常压下过滤；对过滤出来的物质在常温常压下用酒精和蒸馏水洗涤；对洗涤后的物质在100℃条件下干燥2-3小时得到粉状锰锌铁氧体产品。
2.一种利用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法，它包括有液体浸取和过滤工序，其特征在于在上述浸取过滤后的溶液中加入≥溶液中铅、镉、汞含量(摩尔数)的铁粉，过滤除去置换出来的铅、镉、汞，加入适量的Fe(NO3)3、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2使金属离子总浓度为1mol/L，且使MnO∶ZnO∶FeO＝0.6∶0.4∶1.0(摩尔比)；对上述溶液加热至50-70℃时加入与金属离子总摩尔数相等的柠檬酸，用氨水调PH值为6-8，经缓慢蒸发水分得到溶胶，将溶胶放入烘箱干燥得到干凝胶；对干凝胶在600-650℃煅烧或在常温常压下燃烧得到锰锌铁氧体产品。
全文摘要
本发明公开了一种用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法，属于磁性材料的制备方法。本发明需要解决的技术问题是利用废旧碱性二氧化锰电池中的金属元素直接制备锰锌铁氧体的方法，实现废旧电池再资源化，其制备方法简单，耗能少，成本低，产品附加值高。本发明的技术方案包括水热法和溶胶凝胶法两种。水热法主要包括液体浸取、过滤、溶液成分调整、水热反应、过滤、洗涤、干燥等工序，制得锰锌铁氧体产品。溶胶凝胶法主要包括液体浸取、过滤除去不溶物、溶液成分调整、溶胶凝胶制备、干凝胶在600－650℃煅烧或在常温常压下燃烧得到锰锌铁氧体产品。本发明用于废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体。
文档编号C04B35/622GK1645656SQ20051001732
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月17日 优先权日2005年1月17日
发明者席国喜, 李运清 申请人:河南师范大学