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专利号: 2020104604909
申请人: 常州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种镍氢电池有价金属绿色综合回收方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将镍氢电池进行拆解与预处理;

2)电解硫酸钠,制备硫酸和氢氧化钠溶液;

所述硫酸和氢氧化钠溶液用于电极材料处理;

所述步骤2)中,采用硫酸钠电解槽制备浸出用的酸、碱溶液;

所述硫酸钠电解槽采用均相阴离子交换膜,阳极为带有铱钽钌氧化物涂层的钛网,阴‑1 ‑2

极采用钛网,电解条件:极距1‑5mm,硫酸钠的浓度1‑2mol·L ,电流密度50‑200mA·cm ,‑1

电解液温度50‑70℃,循环进液速率30‑100mL·min ;阴极室产生氢气和氢氧化钠溶液,阳极室产生硫酸和氧气,其中硫酸和氢氧化钠溶液用于电极材料处理,高纯度氢气和氧气可回收用于燃料电池、工业和医疗领域;

3)浸出废旧镍氢电池电极材料;

用步骤2)中电解产生的硫酸溶液搅拌浸出电极材料粉末,过滤分离浸出液与浸出渣,并在后续工艺中分别加以处理;

所述步骤3)具体为:用电解产生的硫酸溶液搅拌浸出电极材料粉末,其中酸用量为40‑‑1

80mL·g ,温度70‑100℃,搅拌速率300‑600rpm下浸出50‑90min;此后,加入30%过氧化氢‑1

用量3‑7mL·g ,继续搅拌浸出40‑70min,通过磁选法分离出浆体中残余的泡沫镍粉末,清洗后干燥单独回收,然后,调整浆体pH值至0.5~2.0,过滤分离浸出液与浸出渣,并在后续工艺中分别加以处理;

4)稀土元素回收;

电极材料浸出渣经清洗、烘干、研磨后,将该浸出渣在电解获得的氢氧化钠溶液搅拌后,得到稀土氢氧化物和硫酸钠溶液,固液分离后稀土氢氧化物沉淀干燥后回收,硫酸钠溶液回收作为电解液使用;

5)除去铝铁;

以水解沉淀法去除电极材料浸出液中铝和铁,过滤分离洗滤渣和溶液,滤渣干燥后回收铝铁沉淀,溶液进一步处理;

所述步骤5)具体为:电极材料浸出液中铝和铁的含量较少,以水解沉淀法去除铝和铁,用电解获得的氢氧化钠调整溶液的pH值,使之升高至3.5~6,搅拌30‑60min后,过滤分离洗滤渣和溶液,滤渣干燥后回收铝铁沉淀,溶液进入下一步处理;

6)采用萃取法回收锌和锰;

所述步骤6)具体为:采用P204‑煤油体系分馏萃取分离锌、锰离子,萃取有机相5‑30%P204‑煤油,萃取平衡时间2‑8min;通过二级萃取除杂,采用稀硫酸两次洗涤负荷有机相,第一次洗涤液进入萃取水相,第二次洗涤液进入除铁铝后的料液中,有机相与水相的相比为‑1

3:1‑6:1,硫酸浓度0.02‑0.06mol·L ;负荷有机相通过再生、皂化,可重复使用;

萃取除去锌、锰离子后的溶液将于后续步骤处理,而萃取清洗水进行蒸馏处理回收水,沉积物中含有硫酸锰和硫酸锌,当沉积物积累到一定量以后,以回收水溶解,采用高温加压析出硫酸锰,剩余水溶液蒸馏回收水分,沉积物为硫酸锌;

7)回收含钴型氢氧化镍;

向除去锌、锰离子后的溶液中加入电解氢氧化钠溶液,过滤固液分离,沉积物干燥后得到含钴型氢氧化镍;

所述步骤7)具体为:向除去锌、锰离子后的溶液中加入电解氢氧化钠溶液,调节pH值为

8‑11,过滤固液分离,沉积物干燥后得到含钴型氢氧化镍;液相为硫酸钠溶液,回收后用于电解制酸和碱。

2.根据权利要求1所述的一种镍氢电池有价金属绿色综合回收方法,其特征在于:所述步骤1)具体为:将废旧镍氢电池深度放电、干燥并拆解,将金属外壳、正极材料、负极材料、隔膜及其他塑料件分开,用水分别浸泡、洗涤残留的氢氧化钾,然后分别进行干燥处理;所述正极材料包含泡沫镍集流体,负极材料包含铜网集流体;

其中,金属外壳和塑料件各自收集后回收利用,将铜网与负极材料分离,单独回收利用;洗涤水收集后蒸馏回收水循环利用,结晶的氢氧化钾回收利用;将负极材料与正极材料混合、破碎、研磨,粉末全部过20目筛网,干燥后备用。