從鎳氫電池廢棄負(fù)極材料中綜合回收有價金屬的研究.pdf

1、鎳氫電池是20世紀(jì)90年代世界各國競相發(fā)展的一種新型綠色電池。近年來世界鎳氫電池市場平均增長率為13％,而我國在“863計劃”項目的推動下,也逐漸實現(xiàn)了鎳氫電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)從無到有,趕超世界先進水平的奮斗目標(biāo)。盡管鎳氫電池在一些領(lǐng)域逐漸被鋰離子電池及鋰聚合物電池取代,但鎳氫電池憑借自身綜合優(yōu)勢,在二次電池市場中仍占有很大的份額。由于所有電池都存在使用壽命的問題,電池消費不斷增加的同時也使廢電池大量產(chǎn)生,對鎳氫電池來說也不例外。開展從廢棄鎳

2、氫電池中回收有價金屬的研究,開發(fā)高效的回收再利用技術(shù)既可以減少其對環(huán)境的污染,又可以促進資源的循環(huán)利用,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
　　 本文論述了廢棄鎳氫電池回收的歷史與現(xiàn)狀,并介紹了幾種典型的綜合回收處理廢棄鎳氫電池的技術(shù)。鑒于現(xiàn)有濕法和火法冶金處理技術(shù)多是注重少數(shù)單一組分的回收,缺乏對廢棄鎳氫電池進行有價組分綜合回收考慮等問題。在具有綜合優(yōu)勢的正負(fù)極分開處理技術(shù)基礎(chǔ)上,提出了預(yù)先分離鎳氫電池廢棄正負(fù)極基體與活性物質(zhì)再作深度處理

3、得到回收產(chǎn)品的方法。研究了預(yù)先進行的鎳氫電池廢棄負(fù)極材料活性物質(zhì)與基體材料的分離實驗,接著驗證了以鎳氫電池廢棄負(fù)極活性物質(zhì)中含有的主要稀土元素及基體鎳元素為主要原料,采用基于濕法化學(xué)共沉淀及火法金屬還原擴散聯(lián)用工藝制備La-Mg-Ni系合金材料的可行性。分別對負(fù)極材料中活性物質(zhì)與基體的分離以及La0.67Mg0.33Ni3.0合金的制備進行了實驗研究;還分別對負(fù)極極板分離實驗中涉及的浸出過程動力學(xué)以及共沉淀-還原擴散法制備La0.67M

4、g0.33Ni3.0合金過程中涉及的CaH2還原前軀體金屬氧化物熱力學(xué)作了理論上的研究。研究表明:物理法與高溫焙燒法均不易于實現(xiàn)活性物質(zhì)與基體的有效分離,而稀硫酸-旋流聯(lián)合法的分離效果較好,在H2SO4物質(zhì)的量濃度為0.3mol·L-1、固液比S/L為20:1、攪拌速度為350 r·min-1、溫度80℃和反應(yīng)時間2h的條件下,即可實現(xiàn)鎳氫電池廢棄負(fù)極材料中活性物質(zhì)與基體的有效分離,基體Ni經(jīng)一定處理可作為產(chǎn)品直接回收,Ni元素只有極少

5、部分進入浸出液,所得活性物質(zhì)的浸出渣和浸出液經(jīng)后續(xù)處理還可再次用于鎳氫電池材料的合成;在前驅(qū)體復(fù)合金屬氧化物進行還原擴散過程中,恰當(dāng)控制反應(yīng)參數(shù),可使復(fù)合金屬氧化物中各金屬氧化物得到徹底的還原,各還原金屬原子再經(jīng)熱擴散過程便可結(jié)合為所要的合金相;分離實驗中,影響酸浸效果主要因素是酸濃度、浸出溫度、固液比以及負(fù)極極板界面等。本文總體上驗證了以鎳氫電池廢棄負(fù)極材料活性物質(zhì)制備La-Mg-Ni系合金工藝的可行性,但需注意控制濕法化學(xué)共沉淀及火