[發明專利]一種利用鎳冶煉渣協同處理廢舊鎳氫電池回收鎳鈷鐵的方法

在審

• 申請號: 202110038502.3
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112877545A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 魏永剛;霍進達;李博;周世偉;曲國瑞
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B23/02;H01M10/54
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種利用鎳冶煉渣協同處理廢舊鎳氫電池回收鎳鈷鐵的方法，屬于資源綜合利用領域。本發明利用鎳冶煉過程產生的鎳熔渣既有渣系與熱量，協同處理廢舊鎳氫電池，使渣中Ni、Fe、Co等有價金屬進行富集回收，得到含鈷鎳鐵合金，產出貧化渣，減少固廢鎳渣及危廢鎳氫電池對環境的影響。本發明所述方法實現了固廢鎳渣及危廢鎳氫電池有價金屬及熱量的綜合回收，獲得多用途的含鈷鎳鐵合金，渣金分離較為容易，綜合貧化效果及能耗優于目前的鎳渣還原貧化及火法回收廢舊鎳氫電池工藝。

技術領域

本發明涉及一種利用鎳冶煉渣協同處理廢舊鎳氫電池回收鎳鈷鐵的方法，屬于資源綜合利用領域。

背景技術

鎳具有良好的可塑性、耐蝕性和磁性等性能，主要用于鋼鐵、鎳基合金、電鍍及電池等工業。鎳渣產生于鎳火法冶煉造锍及吹煉過程，渣中含有Fe、Ni、Cu、Co等有價金屬，鎳渣通常由FeO和SiO₂及少量CaO、MgO、Al₂O₃等成分組成，屬于FeO-SiO₂-CaO(MgO)三元渣系；生產低鎳锍時產生了熔煉渣，低鎳锍吹煉時產生了轉爐渣，轉爐渣電爐貧化過程中產生了電爐渣；鎳冶煉過程中會產生大量鎳渣，根據我國鎳閃速熔煉工藝，每生產1t鎳約排出6～16t鎳渣，渣中鎳鐵鈷銅等有價金屬含量可觀，是具有很高回收價值的二次資源。

鎳轉爐渣貧化工藝中，以緩冷浮選法及電爐貧化法為主；其中，緩冷浮選法只能回收其中以硫化物形式存在的銅以及部分鎳組分；而電爐貧化過程使用碳質還原劑將鈷鎳氧化物還原，后添加硫化劑造硫形成鈷冰銅，與渣相分離后析出，鈷冰銅仍需通過選擇浸出提取分離其中的金屬成分。

隨著鎳氫電池在混合動力汽車等領域的應用發展，電池的消費量逐年上升，其回收壓力隨之增大；鎳氫電池材料中含有氫氧化鎳、含鈷添加劑等，鎳、鈷元素含量高，回收利用廢舊鎳氫電池具有十分重要的意義；現有廢棄鎳氫電池回收工藝中對金屬鎳、鈷的回收效率較低，對設備的要求較高，且需消耗大量能源。因此，需在取得較高回收率的前提下盡量減少對環境的二次污染。

申請號為201110093569.3的專利提出了一種以選擇性氧化/還原方法為基礎的稀土鎳氫電池廢料綜合回收利用的方法；以稀土貯氫合金冶煉廢渣或稀土鎳氫電池電極粉為原料，并配比定量鐵精礦，采用氣基/煤基還原劑在600-1200℃溫度下選擇性還原得到海綿鐵，將所得海綿鐵在電爐中加熱至1500-1650℃進行渣金熔分得到Fe-Ni-Co合金；該發明缺點較為明顯，需將還原所得海綿鐵冷卻至室溫后方可進行進一步渣金熔分；但該發明較早利用高溫還原熔煉將廢舊鎳氫電池中的金屬成分選擇性還原，利用廢料轉化的活性金屬氧化物與鐵精礦中酸性脈石造渣，通過渣金分離得到合金，對相關學者研究有指導意義。

申請號為201611179217.9的專利提出了一種無需將廢舊鎳氫電池破殼拆解直接還原熔煉得到冰鎳的方法，該方法通過直接將廢舊鎳氫電池結合河砂、石灰石等低成本物料以一定比例混合后，在富氧側吹還原爐中富氧攪拌后加入電極碳還原熔煉，最終產物為冰鎳，硫含量過高，仍需進一步分離提純回收鎳、鐵、鈷金屬。

申請號為201910341608.3的專利提出了一種利用廢舊鎳氫電池回收制備鋁鎳鈷永磁合金的方法；首先通過破碎及分選，將廢舊鎳氫電池分為正負極物質粉、隔膜、鎳材料及鐵材料；其中鐵材料中鐵質量含量為60～83％，鎳質量含量為5～15％，鈷質量含量為0.1～10％，稀土質量含量為1.0～5.0％。將得到的鐵材料在1300-1500℃的高頻爐中進行碳熱還原得到合金中間體；加入適量硫化亞鐵在1400-1650℃下制得合金半成品；再根據所需合金材料成分含量要求，向合金半成品中補入相應純金屬，之后澆鑄成鑄件，經清砂-退火-磁場熱處理-研磨加工后得到最終鋁鎳鈷永磁合金成品。該發明回收的合金產品經調質處理后，純度較高，用途較廣，且工藝過程安全性高，污染較小。但該方法將側重所得鐵材料經工藝處理得到鋁鎳鈷永磁合金，對分選的其他成分材料的回收提純處理工藝并未提及；且發明中涉及到的碳氧反應及攪拌撈渣過程高頻爐控制溫度較高，熔煉時間較久，對設備要求較高，能耗較大。

發明內容