一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法。本发明的技术方案为：以硝酸溶解锌锰电池正极废料的溶液和柠檬酸为原料，用溶胶-凝胶及微波消解法制备具有尖晶石结构的锰锌铁氧体，通过对微波消解条件的优化制得了不同条件下的钠米晶锰锌铁氧体，其最佳微波消解温度为120℃，最佳微波消解时间为15min。本发明利用溶胶-凝胶及微波消解法制备的具有尖晶石结构的锰锌铁氧体，比一般湿法合成锰锌铁氧体的工艺简单，而且节约能耗，为废电池的处理提供了一种较好的方法。
【专利说明】一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于固体废弃物的再资源化【技术领域】，具体涉及一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法。
【背景技术】
[0003]电池因具有显著的性能价格比优势，近年来生产的势头很迅猛。但随着电池的产量越来越多，对环境污染程度也越来越大，废电池污染及其处理已经成为目前社会最为关注的环保焦点之一。对废电池再资源化的研究已受到国内外学者的广泛关注。
[0004]锰锌铁氧体广泛应用于通信、传感、电子计算机、电视机、开关电源和磁头工业中。锰锌铁氧体超微粉是制备软磁铁氧体的重要原料。目前，生产锰锌铁氧体有两种方法:一种是干法(氧化物法)，此工艺原料混合物均匀性差，烧结温度高，产品性能不稳定；另一种是以共沉淀法为主的混法工艺，该方法的缺点是粉体的团聚难以克服。而溶胶-凝胶法是近几年来发展起来的一种合成材料的新方法，其可以避免上述缺点，是一种有利于制备高性能软磁性铁氧体材料的合成技术。
[0005]目前国内外主要用高纯原料来制备锰锌铁氧体，由于高纯原料分离净化工艺复杂、能源消耗大、产品成本高等缺点，限制了锰锌铁氧体的广泛应用。为了克服上述缺点，本文主要以废旧锌锰电池为原料来制备纳米锰锌铁氧体前驱体，既降低了成本、提高了超细粉末的反应活性，又使废旧碱性锌锰电池二次资源化、避免了资源的极大浪费和严重的环境污染。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是提供了一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法，该方法以硝酸溶解锌锰电池正极废料的溶液和柠檬酸为原料，用溶胶-凝胶及微波消解法制备具有尖晶石结构的锰锌铁氧体。
[0007]本发明的技术方案为:一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法，包括液体浸取和过滤工序，其特征在于:(1)在上述浸取过滤后的溶液中加入不少于溶液中所含铅、镉、汞总摩尔量的铁粉，过滤除去置换出来的铅、镉、汞；(2)用Fe(N03)3、Mn(N03)2、Zn (N03) 2调节溶液中Fe3+、Mn2+、Zn2+的摩尔比为1: 0.3:0.2，对上述溶液加热至50_70°C时加入与金属离子总摩尔量相等的柠檬酸，并用氨水调节溶液的PH值为6-8，然后将该溶液在70-80°C的恒温水浴中加热蒸发，并不断搅拌，直至完全形成溶胶，将溶胶在110°C条件下干燥4h形成干凝胶，将所得干凝胶进行研磨、粉碎，并过140目样品筛备用；(3)取过筛后的干凝胶样品Ig放入55mL的微波消解管中，再加入12mL超纯水，在800W、100-140°C条件下微波消解5-25min，将微波消解液转入50mL离心管中，在4000转离心机中离心lOmin，将离心管底部的沉积物取出，于100-110°C的温度下干燥lh，研磨成均匀的粉末，即制得钠米晶猛锌铁氧体。
[0008]本发明所述的用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法，包括液体浸取和过滤工序，其特征在于:(1)在上述浸取过滤后的溶液中加入不少于溶液中所含铅、镉、汞总摩尔量的铁粉，过滤除去置换出来的铅、镉、汞；(2)用Fe(N03)3、Mn(N03)2、Zn(N03)2调节溶液中Fe3+、Mn2+、Zn2+的摩尔比为1:0.3:0.2，对上述溶液加热至50_70°C时加入与金属离子总摩尔量相等的柠檬酸，并用氨水调节溶液的PH值为6-8，然后将该溶液在70-80°C的恒温水浴中加热蒸发，并不断搅拌，直至完全形成溶胶，将溶胶在110°C条件下干燥4h形成干凝胶，将所得干凝胶进行研磨、粉碎，并过140目样品筛备用；(3)取过筛后的干凝胶样品Ig放入55mL的微波消解管中，再加入12mL超纯水，在800W、120°C条件下微波消解15min，将微波消解液转入50mL离心管中，在4000转离心机中离心lOmin，将离心管底部的沉积物取出，于100-110°C的温度下干燥lh，研磨成均匀的粉末，即制得钠米晶锰锌铁氧体。
[0009]本发明利用溶胶-凝胶及微波消解法制备的具有尖晶石结构的锰锌铁氧体，比一般湿法合成锰锌铁氧体的工艺简单，而且节约能耗，为废电池的处理提供了一种较好的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明碱性锌锰电池放电后活性物质可能形成的化合物的XRD图谱，图2是本发明在120°C时不同运行时间条件下制得的锰锌铁氧体的红外光谱图，图3是本发明在120°C不同运行时间条件下制得的锰锌铁氧体的X射线衍射仪图谱，图4是本发明在微波消解15min不同温度条件下制得的锰锌铁氧体的红外光谱图，图5是本发明在微波消解15min不同温度条件下制得的锰锌铁氧体的X射线衍射仪图谱，图6是本发明微波消解温度为120°C条件下消解15min所制备的纳米晶锰锌铁氧体SEM图谱。
【具体实施方式】
[0011 ] 以下结合实施例进一步描述本发明。应该指出，本发明并非局限于下述各实施例。
[0012]实施例1
【权利要求】
1.一种用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法，包括液体浸取和过滤工序，其特征在于:(1)在上述浸取过滤后的溶液中加入不少于溶液中所含铅、镉、汞总摩尔量的铁粉，过滤除去置换出来的铅、镉、汞；(2)用Fe (N03) 3> Mn(N03)2、Zn (N03) 2调节溶液中Fe3+、Mn2+、Zn2+的摩尔比为1: 0.3:0.2，对上述溶液加热至50-70°C时加入与金属离子总摩尔量相等的柠檬酸，并用氨水调节溶液的PH值为6-8，然后将该溶液在70-80°C的恒温水浴中加热蒸发，并不断搅拌，直至完全形成溶胶，将溶胶在110°C条件下干燥4h形成干凝胶，将所得干凝胶进行研磨、粉碎，并过140目样品筛备用；(3)取过筛后的干凝胶样品Ig放入55mL的微波消解管中，再加入12mL超纯水，在800W、100_140°C条件下微波消解5_25min，将微波消解液转入50mL离心管中，在4000转离心机中离心lOmin，将离心管底部的沉积物取出，于100-110°C的温度下干燥lh，研磨成均匀的粉末，即制得钠米晶锰锌铁氧体。
2.根据权利要求1所述的用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法，其特征在于步骤(3)为:取过筛后的干凝胶样品Ig放入55mL的微波消解管中，再加入12mL超纯水，在800W、120°C条件下微波消解15min，将微波消解液转入50mL离心管中，在4000转离心机中离心lOmin，将离心管底部的沉积物取出，于100-110°C的温度下干燥lh，研磨成均匀的粉末，即制得钠米晶猛锋 铁氧体。
【文档编号】C04B35/26GK103570344SQ201310536383
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】杨理, 席国喜, 刘玉民, 梁蕊, 邢新艳 申请人:河南师范大学