[發明專利]從電容型鎳氫電池負極材料中回收稀土的系統

有效

• 申請號: 201710554557.3
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107217149B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 張亞莉;楚瑋;蔣志軍;李德剛
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B59/00;H01M10/54
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明屬于稀土回收技術領域，具體涉及一種從電容型鎳氫電池負極材料中回收稀土的系統。該系統是包括負極材料溶出裝置、回收稀土裝置；負極材料溶出裝置包括相連的氧化溶出反應器、料漿過濾器；氧化溶出反應器設有負極材料入口、次氯酸溶液入口、硫酸溶液入口、料漿出口；料漿過濾器設有料漿入口、浸出液出口、濾餅出口。回收稀土裝置包括稀土溶出反應器、稀土過濾器；稀土溶出反應器設有浸出液入口、氫氧化鈉入口、pH值控制器、稀土反應液出口；稀土過濾器設有稀土反應液入口、濾液出口、稀土硫酸復鹽出口。本發明稀土回收率高、操作方便、能耗少、成本低、無污染。

技術領域

本發明屬于稀土回收技術領域，具體涉及一種從電容型鎳氫電池負極材料中回收稀土的系統。

背景技術

目前對傳統的鎳氫電池中的有價金屬回收處理方法主要采用濕法處理。濕法處理主要是采用浸出和有機溶劑萃取進行處理，即先將金屬元素溶解，轉移到溶液中，再用有機溶劑萃取分離鎳鈷，再通過反萃回收相應金屬相。傳統濕法工藝已經比較成熟且效率較高，但存在流程長、操作復雜、萃取后殘液易造成二次污染等重大缺陷。

非對稱電容型鎳氫電池為水系動力電池，方型鋼殼，在電池中含有微量的銅、鐵，其含量≤0.02wt.％，鎳含量50wt.％左右，另外還含有較多的鈷和稀土。金屬元素的種類、含量、分布和賦存狀態均與傳統的鎳氫電池不同，采用傳統的濕法處理技術，除了要克服傳統工藝的重大缺陷外，大量的稀土、鎳等物質還具有磁性，難以磁力分選；而機械粉碎，又容易使集流體即泡沫鎳變成碎渣，增加回收難度。另外，非對稱電容型鎳氫電池中鎳、鈷含量的質量比大約為8:1，選擇電化學還原存在較大的交叉污染，不僅降低經濟利用價值，且稀土均未充分回收。

中國專利CN103233123A公開一種廢舊稀土電容電池的綜合回收方法，該方法是將廢舊稀土電容電池切割，分離出電芯與零部件；將電芯加NaOH超聲浸泡，然后分離出隔膜和泡沫鎳，得到浸泡液；過濾，濾渣用硫酸和H₂O₂溶解；過濾，濾液加Na₂SO₄反應；將反應液過濾，濾渣為稀土硫酸復合鹽，濾液經P₂O₄除雜、P₅O₇萃取分離、反萃取獲得電池級硫酸鎳、硫酸鈷。本發明在氧化性條件下硫酸將主金屬元素轉移到溶液中，通過調節pH值產生的硫酸鈉將所有稀土全部以硫酸稀土復鹽回收，稀土含量高，直接被稀土冶煉企業利用，重新用于電池材料中。該專利稀土金屬與鎳鈷等金屬沒有直接分離，在生成稀土硫酸復合鹽的時候容易包覆鎳鈷等金屬，造成分離不徹底。且工藝流程長，所使用的裝置復雜，萃取和反萃過程會產生大量工業廢水。

中國專利CN106222456A公開一種從廢舊鎳氫電池中回收稀土并轉型的方法，該方法包括破碎處理、酸浸處理、一次固液分離、一次沉淀處理、二次固液分離、硫酸稀土復鹽轉型處理、稀土沉淀提取七個步驟。該方法先采用硫酸浸出，再采用雙氧水加熱氧化，分離得到含稀土和鈷、鐵、錳等雜質的硫酸鎳溶液，并沒有將稀土金屬與鈷、鎳、鐵、錳等金屬直接分離，直到進行二次固液分離才能將稀土金屬與鈷、鎳、鐵、錳等金屬分離。同時該方法流程長，所使用的裝置復雜。

中國專利CN103682509A公開一種從廢舊鎳氫電池中回收混合稀土的方法，包括如下步驟：將廢舊鎳氫電池經過機械剝離，分離出負極材料、正極材料，負極材料經過超聲波處理，把基體和負極粉分離；再將負極粉投入含有鹽酸和硝酸的浸出液中，升高溫度至40-60℃，浸泡2-3小時；然后過濾，調節濾液的pH值為3-6，加入水溶性碳酸鹽，沉淀其中的稀土元素；最后分離、洗滌、干燥所得沉淀，并將其在惰性氣體保護下煅燒得到混合稀土。本發明可有效地回收稀土元素，回收過程中消耗能源少，回收工藝路線短，回收效益好，極大地降低鎳氫電池中含稀土廢渣對環境的污染。但該專利采用超聲波裝置，而且其浸出溫度在40-60℃，在浸出稀土的同時，也將鎳鈷浸出。