专利名称：镍镉废电池正极材料的浸出方法
技术领域：
丰发明涉及镍镉废电池正极材料的一种浸出方法。
技术背景.
镍镉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。镍镉电池正极材料主要含镍和钴，两者的总
含量高达80%以上，很具回收价值。目前从镍镉废电池正极材料中回 收镍、钴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，很难获得较纯的镍和钴。湿法工艺比较容易得到较纯的镍 和钴。浸出是湿法工艺中必不可少的一个过程。目前镍镉废电池正极 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 昂贵的氧化剂(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 境污染的镍镉废电池正极材料的浸出方法具有较大实用价值。
发明内容
针对目前镍镉废电池正极材料浸出的问题，本发明的目的是寻找 一种硝酸消耗量低，基本无氮氧化物污染的镍镉废电池正极材料的浸 出方法，其特征在于将从镍镉废电池中分离出的正极材料(包括通过 人工或机械分离出的初级正极材料、初级正极材料经破碎和球磨或棒磨得到的正极粉体材料、初级"芷极材料或正极粉体材料经碱洗或焙烧
等预处理得到的较纯净的正极材料)放入tr压和耐硝酸腐蚀的容器 中，然后密封容器，并将硝酸泵入该容器，通入工业纯氧进行镍镉废 电池正极材料的浸出，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 10(TC，浸出压力为0. 05 0. 5MPa，浸出的硝酸 初始浓度,为1 6mol/L，浸lfi肘间为l 4小时，浸出过程进行搅拌， 搅拌速度30 100r/min。硝酸加入量为加入反应容器的正极材料中 全部金属浸出的硝酸理论消耗量的101 130%。
本发明的目的是这样实现的在加压工业纯氧存在的条件下，硝 酸浸出镍镉废电池正极材料(材料中的镍呈金属和氧化物两种形态， 钴呈氧化物形态)时，部分金属镍生成硝酸並镍的过程发生如下化学 反卑
Ni + 4HN03 = Ni(N03)2 + 2N02 + 2H20 3Ni + 8HN03 = 3Ni(N03)2 + 2N0 + 4H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 = 2HN03 + NO 总反应为
2Ni + 4,3 + 02 = 2Ni(N03)2 +2H20 .在加压工业纯氧存在的条件下，硝酸浸出镍镉废电池正极材料 时，部分金属镍生成硝酸镍的过程发生如下化学反应-'Ni + 6HN03 = Ni(N03)3 + 3N02+ 3H20 Ni + 4HN03 = Ni(N03)3 + NO + 2H20-2N0 + 02 = 2N02 3N02十H20 = 2HN03 + NO 总反应为
4Ni + 12HN03 + 302 = 4Ni(N03)3 +6H20
硝酸浸出镍镉废电池正极材料时，部分氧化镍生成硝酸亚镍的过
程发生如下化学反应 、
NiO + 2HN03 = Ni(N03)2 + H20
在加压工业纯氧存在的条件下，硝酸浸出镍镉废电池正极材料时， 部分氧化镍生成硝酸镍的过程发生如下化学反应
NiO + 4HN03 = Ni(N03)3 + N02 + 2H20
3NiO + 10HN03 = 3Ni(N03)3 + NO + 5H20
2N0 + 02 = 2N02 '
3N02 + H20 = 2HN03 + NO 总反应为
'4NiO + 12HN03 + 02 = 4Ni(N03)3 + 6H20 此外，硝酸浸出镍镉废电池正极材料时，钴的氧化物发生如下化 学反应
CoO + 2鹏3 = Co(N03)2 + H20
在硝酸过量和使用加压工业纯氧的浸出条件下，绝大部分的镍和 钴尊终以三价形式进入浸出液。
经过上述一系列反应，最终提高了硝酸的利用率，基本避免了氮 氧化物污染物的产生，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可大大降低硝酸耗量，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镍镉废电池正极材料(含镍80. 6%，钴4. 2%)加 入容积为1L的不锈钢高压釜中，加入3. 5mol/L的硝酸950ml，通入 0.2MPa的工业纯氧，在40 50。C下搅捽(搅拌速度80r/min)浸出 2.5小时，浸出结束后进行液固分离，得到930ml浸出溶液(不含浸 出渣洗涤水)。反应尾气约150ml (折合成绝对压力O, lMPa的体积)， 氮氧化物浓度为6. 4mg/m^镍和钴的浸出率分别为99.1%和97. 5%(按
进入浸出溶液和浸出渣洗涤液中的镍和钴计算)。
实施例2:将500g镍镉废电池正极材料(含镍80.6%,钴4. 2%) 加入容积为10L的不锈钢高压釜中，加入.2. Omol/L的硝酸9. 0L，通 入0. lMPa的工业纯氧，在50 6(TC下搅拌(搅拌速度80r/min)浸出 3小时，浸出结束后进行液固分离，得到8.8L浸出溶液(不含浸出 渣洗涤水)，反应尾气约2L (折合成绝对压力O. lMPa的体积)，氮氧 化物浓度为4. 9mg/m3。镍和钴的浸出率分别为99. 2%和97. 8% (按进 入浸出溶液和浸出渣洗涤液中的镍和钴计算)。
权利要求
1、一种镍镉废电池正极材料的浸出方法，其特征是将从镍镉废电池中分离出的正极材料放入耐压和耐硝酸腐蚀的容器中，然后密封容器，并将硝酸泵入该容器，通入工业纯氧进行镍镉废电池正极材料的浸出，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，浸出的硝酸初始浓度为1～6mol/L，浸出时间为1～4小时，浸出过程进行搅拌，搅拌速度30～100r/min，硝酸加入量为加入反应容器的正极材料中全部金属浸出的硝酸理论消耗量的101～130％。
全文摘要
本发明介绍的镍镉废电池正极材料的浸出方法是将从将从镍镉废电池中分离出的正极材料放入耐压和耐硝酸腐蚀的容器中，然后密封容器，并将硝酸泵入该容器，通入工业纯氧进行镍镉废电池正极材料的浸出。浸出温度为20～100℃，浸出压力为0.05～0.5MPa，浸出的硝酸初始浓度为1～6mol/L，浸出时间为1～4小时，浸出过程进行搅拌，搅拌速度30～100r/min。硝酸加入量为加入反应容器的正极材料中全部金属浸出的硝酸理论消耗量的101～130％。
文档编号C22B7/00GK101665873SQ20091005970
公开日2010年3月10日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者攀 曹, 涛 魏, 怡 龙, 龙炳清 申请人:四川师范大学