专利名称：镍氢废电池负极材料浸出方法
技术领域：
本发明涉及镍氢废电池负极材料的一种浸出方法。
背景技术：
镍氢电池是一类广泛使用的电池，该电池使用报废后将产生大量 废电池。由于这类电池含有大量重金属，若弃入环境，将对环境产生 很大的直接和潜在危害。镍氢电池负极材料主要含镍、钴和稀土，三
者的总含量高达85 97%，很具回收价值。目前从镍氢废电池负极材 料中回收镍、钴和稀土的工艺主要有火法工艺和湿法工艺。火法工艺 得到的产品为合金材料，很难获得较纯的镍、钴和稀土。湿法工艺比 较容易得到较纯的镍、钴和稀土。浸出是湿法工艺中必不可少的一个 过程。目前镍氢废电池负极材料的浸出方法主要有盐酸浸出法、硫酸 浸出法和硝酸浸出法。盐酸浸出法，设备腐蚀大，酸雾产生量大而污 染环境。硫酸浸出法消耗较昂贵的氧化齐!T (如双氧水等)。硝酸浸出 法的硝酸消耗量大，而且会产生大量氮氧化物，污染环境。开发设备 腐蚀小、成本低、基本无环境污染的镍氢废电池负极材料的浸出方法 具有较大实用价值。
发明内容
针对目前镍氢废电池负极材料浸出的问题，本发明的目的是寻找 一种不用昂贵氧化剂，基本无氮氧化物污染的镍氢废电池负极材料的 浸出方法，其特征在于将从镍氢废电池中分离出的负极材料(包括通 过人工或机械分离出的初级负极材料、初级负极材料经破碎和球磨或
棒磨得到的负极粉体材料、初级负极材料或负极粉体材料经碱洗或焙
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烧等预处理得到的较纯净的负极材料)放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀 的寧器中，然后密封容器，并将硫酸和硝酸泵入该容器，通入工业纯 氧进行镍氢废电池负极材料的浸出，浸出结束后进行液固分离，得
到所需浸出溶液。浸出温度为20 100°C，浸出压力为0. 05 0. 5MPa， 浸出的硫酸初始浓度为1 5 mol/L，硝酸初始浓度为5 20g/L,浸 出时间为1 5小时，浸出过程进行搅拌，搅拌速度30 100r/min。 硫酸加入量为加入反应容器的负极材料中全部金属浸出的硫酸理论 消耗量的101 200%。
本发明的目的是这样实现的在加压工业纯氧和硝酸存在的条件 下，'硫酸浸出镍氢废电池负极材料(材料中的各金属元素基本呈金属 形态)时，金属镍生成硫酸亚镍的过程发生如下化学反应
Ni + 2HN03 + H2S04 = NiS04 + 2N02 + 2H20
3Ni + 2HN03 + 3H2S04 = 3NiS04 + 2N0 + 4H20
2N0 + 02 = 2N02
3N02 + H20 = 2,3 + NO 总反应为
2Ni + 2H2S04 + 02 = 2NiS04 +2H20
在加压工业纯氧和硝酸存在的条件下，硫酸浸出镍氢废电池负极 材料时，金属镍生成硫酸镍的过程发生如下化学反应
2Ni + 6HN03 + 3H2S04 = Ni2(S04h + 6N02 + 6H20
2Ni + 2HN03 + 3H2S04= Ni2(S04)3 + 2N0 + 4H20
2N0 + 02 = 2N02
3N02 + H20 = 2HN03 + NO 总反应为4Ni + 6H2S04 + 302 = 2Ni2(S04)3 + 6H20 在加压工业纯氧和硝酸存在的条件下，硫酸浸出镍氢废电池负极 材料时，金属钴生成硫酸钴的过程发生如下化学反应-Co + 2HN03 + H2S04 = CoS04 + 2N02 + 2H20 3Co + 2HN03 + 3H2S04 = 3CoS04 + 2N0 + 4H20 2N0 + 02 二 2N02 3N02 + H20 = 2画3 + NO 总反应为
2Co + 02 + 2H2S04 = 2CoS04 + 2H20 在加压工业纯氧和硝酸存在的条件下，硫酸浸出镍氢废电池负极 材料时，稀土生成稀土硫酸盐的过程发生如下化学反应 Re + 2HN03 + H2S04 = ReS04 + 2N02 + 2H20 3Re + 2HN03 + 3H2S04 = 3ReS04 + 2N0 + 4H20 2Re + 6HN03 + 3H2S04 = Re2(S04)3 + 6N02 + 6H20 2Re + 2HN03 + 3H2S04 = Re2(S04)3 + NO + 4H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO 总反应为 '2Re + 2H2S04 + 02 = ReS04 + 2H20 ,4Re + 6H2S04 + 302 = 2Re2(S04)3 + 6H20 在硝酸和硫酸总酸量过量和使用加压工业纯氧，绝大部分镍、钴 和小部分稀土最终以三价形式进入浸出液；大部分稀土生成稀土硫 酸复盐沉淀进入浸出渣中。
经过上述一系列反应，最终避免使用较昂贵的氧化剂，也基本不
5产生氮氧化物污染，实现了工艺的清洁化。
相对于现有方法，本发明的突出优点是不使用昂贵的氧化剂，基 本避免了污染物氮氧化物的产生，从而不需要氮氧化物的污染治理， 省去了污染治理费用，具有明显的经济效益和环境效益。
.具体实施方法
实施例1:将100g镍氢废电池负极材料(含镍58. 5%、钴6. 2%、 稀土 29. 5%)加入容积为1L的衬钛高压釜中，加入3. 0mol/L的硫酸 700ml，加入硝酸llg(以HN(U十)，通入0. 2MPa的工业纯氧，在50 60。C下搅拌(搅拌速度为80r/min)浸出2小时，浸出结束后进行液 固分离，得到680ml浸出溶液(不含浸出渣洗漆水)。反应尾气约0. 6L (折合成绝对压力0.1MPa的体积)，氮氧化物浓度为3. 1 mg/m3。镍、 钴和稀土的浸出率分别为98. 3%和97. 4%和7. 3% (按进入浸出溶液和 浸出渣洗涤液中的镍、钴和稀土计算)。
实施例2:将500g镍氢废电池负极材料(含镍58.596、钴6. 2%、 稀土 29. 5%)加入容积为5L的衬钛高压釜中，加入2. Omol/L的硫酸 4.9L,加入硝酸75g(以HN03计)，通入0. lMPa的工业纯氧，在60 7(TC下搅拌(搅拌速度为80r/min)浸出3小时，浸出结束后进行液 固分离，得到4.8L浸出溶液(不包括浸出渣洗涤水)，反应尾气约 0. 2L (折合成绝对压力0. lMPa的体积)，氮氧化物浓度为3. 6 mg/m3。 镍、，钴和稀土的浸出率分别为98.4%、 97.6%和8.8% (按进入浸出溶 液和浸出渣洗涤液中的镍、钴和稀土计算)。
权利要求
1、一种镍氢废电池负极材料的浸出方法，其特征是将从镍氢废电池中分离出的负极材料放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，然后密封容器，并将硫酸和硝酸泵入该容器，通入工业纯氧进行镍氢废电池负极材料的浸出，浸出结束后进行液固分离，得到所需浸出溶液，浸出温度为20～100℃，浸出压力为0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始浓度为1～5mol/L，硝酸初始浓度为5～20g/L，浸出时间为1～5小时，浸出过程进行搅拌，搅拌速度30～100r/min，硫酸加入量为加入反应容器的负极材料中全部金属浸出的硫酸理论消耗量的101～200％。
全文摘要
本发明介绍的镍氢废电池负极材料的浸出方法，是将从镍氢废电池中分离出的负极材料放入耐压并耐硫酸和硝酸腐蚀的容器中，然后密封容器，并将硫酸和硝酸泵入该容器，通入工业纯氧进行镍氢废电池负极材料的浸出。浸出温度为20～100℃，浸出压力为0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始浓度为1～5mol/L，硝酸初始浓度为5～20g/L，浸出时间为1～5小时，浸出过程进行搅拌，搅拌速度30～100r/min。硫酸加入量为加入反应容器的负极材料中全部金属浸出的硫酸理论消耗量的101～200％。
文档编号C22B7/00GK101660049SQ200910059698
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者姜鹏飞, 涛 魏, 怡 龙, 龙炳清 申请人:四川师范大学