[發明專利]用廢舊鋅錳電池制備鋅錳軟磁鐵氧體的方法

有效

• 申請號: 201310039151.3
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103102147A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 雷立旭;苑澤華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622;B09B3/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;查俊奎

技術領域

本發明屬于固體廢棄物的資源化領域，尤其涉及一種用廢舊鋅錳電池制備鋅錳軟磁鐵氧體的方法。

背景技術

鋅錳干電池是一種一次化學電源，具有價格便宜、儲存性能好等特性，廣泛應用于低功率便攜式設備，如鐘表、遙控器、收音機、照相機等。近年來，二次電池如鋰離子電池、鎳氫電池因為能量密度和功率密度高、使用成本低在頻繁使用的較大功率便攜設備中廣泛取代了鋅錳干電池。

盡管如此，鋅錳電池在電池市場中仍占有相當大的份額，每年有大量的廢舊電池產生。鋅錳電池有兩類，一類使用氯化銨和氯化鋅作為電解質，在市場上稱為碳性電池、酸性干電池或普通干電池（以下稱為酸性電池）；一類使用氫氧化鉀為電解質，在市場上被稱為堿性電池。一般地，堿性電池比普通電池能量密度高，放電功率大，但價格也要高許多。

早期生產的電池為第一類，其中含有一些汞、鎘等高危害性金屬元素作為減輕鋅腐蝕的緩蝕劑。這造成了干電池的污染一度被夸大，結果各大城市設立了電池回收桶，一些民間環保組織收集了大量的廢舊電池。很快人們發現廢舊電池堆積如山而不能很好的處理，或者即使處理也會造成二次污染。最近幾十年來，世界各國掀起的無汞化運動已經使鋅錳干電池中含汞、鎘量大大降低，最新生產的電池中已不再使用汞和鎘。人們對干電池中汞污染的擔心被消除，結果又走向了另一個極端。認為將干電池混入生活垃圾是無害的。我國政府因此也建議在沒有更好的資源化方法之前，先將干電池混入生活垃圾進行堆埋處理。

不過，鋅錳電池中包含的大量鋅、錳、鐵金屬元素以及其它添加元素如銦等仍引起了許多注意。已有眾多的研究探討了這些元素的回收和再利用問題，目前國內外也有一些企業從事相關的生產。例如，深圳格林美公司在湖北荊門新建了一個工廠，使用廢舊干電池生產氧化鋅、錳鐵合金等等。瑞士Batrec公司也用廢舊鋅錳干電池生產金屬鋅、氧化鋅、錳鐵合金等等。在政府補貼的幫助下，二者都有一定的經濟效益和社會效益。

總的來說，已有的鋅錳電池再利用方案除了上述用火法還原來獲得金屬鋅、氧化鋅和錳鐵合金以外，也有人考慮了市場上存在的兩種鋅錳電池的不同之處。例如，中國專利CN101104890A公開了一種回收堿性鋅錳電池中銦的方法；CN1880273A和?CN1357936則公開了制備鋅錳鐵氧體的方法；CN?1321224C則公開了從廢舊鋅錳電池分離和提純鋅和二氧化錳的方法。所有這些專利各有側重，方法各異，有一定的可行性。

發明內容

本發明提供了一種可以把兩類廢舊鋅錳電池分開的方法，以及把其中各種成分，包括外殼、內容物、電解質、集電體用物理方法分離，并以分離獲得的電池內容物為原料制備鋅錳軟磁鐵氧體的方法。該方法考慮了不同時期制造的電池中含有的添加成分分離提純的問題，使整個過程不產生二次污染，所有成分高效率地轉化為有用的材料，為廢舊鋅錳電池的資源化提供了一條低成本的路線。

本發明所述的用廢舊鋅錳電池制備鋅錳軟磁鐵氧體的方法利用廢舊電池的鋅和錳用于制備軟磁鐵氧體；鐵質金屬、鋅皮、銅帽和Hg、Cd、Ni、In四種金屬得到了回收；含碳物質被燃燒以獲取熱能。具體包括下述步驟：

1）??將從各種渠道收集來的廢舊電池使用機械篩分的方法分為不同大小與形狀的電池，然后使用磁選的辦法分離為酸性電池、堿性電池和其它電池。所述其它電池為二次電池和紐扣電池。本發明只處理前兩種，它們都是鋅錳電池。用水清洗電池外殼。

2）使用機械方法把酸性和/或堿性廢電池破碎，通過水洗，篩分或旋流分離，把體積較大的鐵皮外殼、鋅筒、鐵蓋、封口瀝青、各種塑料件、碳棒、銅帽和粉末狀的電池內容物分離開來。

原則上，酸性電池和堿性電池應該分開處理。這樣可以利用堿性電池中的堿液。但是，如果堿性電池數量較少，也可以將他們混合處理。此時，因為下述反應可能會產生一些氨氣。需要用水吸收：

????????????????????????????NH₄Cl+?KOH?=?NH₃?+?H₂O?+?KCl

較大顆粒的固體材料包括鐵質外殼、鐵蓋、鐵帽、鋅筒、銅帽、碳棒、封口瀝青和塑料件。使用磁選的方法去除鐵質成分，鋅筒因為體積較大可以篩分，其它物件可以通過水沉浮或旋流分離。小顆粒的鋅片、銅帽、瀝青、碳棒等沉于水面下方，塑料等浮于水面上方，將它們撈出；電池內容物中的固體粉末與水形成包含鋅和錳的化合物、碳粉和電解質溶液的懸濁液。