专利名称：从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法
技术领域：
本发明涉及环境保护和资源再生应用领域，特别涉及一种从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法。
背景技术：
我国是碱性锌锰电池的生产和消费大国。由于碱性锌锰电池的低自放电率、高容量、高功率的特性，更由于国家制定了电池生产低汞和无汞化政策以后，从2005年1月1日起，国内生产的碱性锌锰电池已经达到完全无汞化，碱性锌锰电池的生产和消费占据一次电池的主导地位。但是，大量生产和使用碱性锌锰电池而导致的环境污染和矿物资源过度开发严重地威胁了社会的可持续发展。因此，回收和再生废旧碱性锌锰电池就显得意义重大和迫切。铟和石墨分别是碱性锌锰电池负极材料和正极材料中必不可少的成分，虽然铟在碱性锌锰电池中的含量较少，但铟在地壳中的丰度较小，是一种稀贵金属。因此，把废旧碱性锌锰电池中的铟和石墨提取出来并加以利用，不仅可以避免其对环境的污染，而且对社会的可持续发展具有重大的意义。
对废旧碱性锌锰电池的回收利用已有广泛的研究。专利申请号为200510036193.7的“废旧碱性锌锰电池的回收利用方法”公开了一种废旧碱性锌锰电池的回收利用方法，包括分离提取废旧碱性锌锰电池正负极物质、室温碱液浸取、分离锌酸盐、电解制锌、制备锰酸钾和电解制取高锰酸钾等步骤，但该方法主要是回收锌和锰，并未提及金属铟和石墨的提取。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种工艺简单、操作方便、成本低，二次污染少的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现一种从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，包括分离提取废旧碱性锌锰电池正负极物质、用碱液将锌和锰化合物溶解为锌酸盐和锰酸盐，过滤分离出不溶物，然后
(1)酸溶在室温下将上述不溶物用酸浸泡，搅拌使铟化合物溶解，过滤得到含铟溶液和滤渣石墨；(2)含铟溶液电解提取金属铟将所述含铟溶液调整为电解液，在20～30℃进行电解，阴极电流密度为100～500A/m2，在阴极制得金属铟；(3)石墨的回收将所述滤渣石墨集中回收，用稀碱中和，水洗，并在100～150℃温度下烘干即可得到石墨。
所述步骤1中，所述不溶物、酸、水按下述重量百分比配制而成不溶物 10～20％酸 10～20％水 60～80％。
所述步骤1中，所述酸可采用无机酸，如硫酸、盐酸、硝酸等。
所述步骤1中，可将含铟滤液反复用于铟化合物的溶解并过滤出石墨滤渣，以提高滤液中铟离子的浓度。
所述步骤2中，电解液由下述物质按重量百分比计如下铟离子 0.2～2％钠盐 5～15％水 84～94％。
所述步骤2中，电解液的pH值为1～3；所述阳极为不溶性阳极，可为石墨、金属钛等；所述阴极为金属铟片或纯铝片。
所述步骤2中，电解后的溶液可返回到步骤1中循环使用。
所述步骤3中，稀碱液由下述物质按重量百分比计如下碱 1～5％水 95～99％。
所述步骤3中，所述碱可用氢氧化钠、氢氧化钾等。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果本发明工艺简单，操作方便，生产成本低，金属铟和石墨的提取过程中添加的化学物质少，几乎不产生二次污染；提取的金属铟纯度高，回收的石墨可直接作为生产锌锰电池的正极材料；提取物所创造的价值远大于回收和生产成本。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1～3不溶物可采用现有方法制取，如方法1采用专利申请号为200510036193.7的“废旧碱性锌锰电池的回收利用方法”中制备锰酸钾过程中过滤分离出来的不溶物，具体步骤如下首先用机械方法取出负极集流体铜钉和塑料垫圈及铁防爆圈，然后剖开电池外壳，使铁壳与正负极物质分离并回收；在室温下将已分离的正负极物质放入碱液中浸泡，搅拌1～2小时使正负极物质分散，其中锌化合物溶解成为锌酸盐；将浸泡后的混合物溶液进行过滤得到滤液和滤渣；把氢氧化钾和水加到滤渣中，通入空气并加热2～3小时，温度控制在200～300℃，加热过程中保持与空气接触，使滤渣中的锰化合物变成锰酸钾；待混合物冷却至接近100℃时加入10～20％的氢氧化钾溶液进行稀释，搅拌使锰酸钾完全溶解，过滤并分离出不溶物。
方法2由浓碱液在加温和通空气的条件下溶解废旧碱性锌锰电池正负极物质而得到，具体步骤如下首先用机械方法取出负极集流体铜钉和塑料垫圈及铁防爆圈，然后剖开电池外壳，使铁壳与正负极物质分离并回收；把氢氧化钾或氢氧化钠和水加到正负极物质中，通入空气并加热2～3小时，温度控制在200～300℃，加热过程中保持与空气接触，使正负极物质中的锌化合物成为锌酸盐，锰化合物变成锰酸盐；待混合物冷却至接近100℃时加入10～20％的氢氧化钾或氢氧化钠溶液进行稀释，搅拌使锌酸盐和锰酸盐完全溶解，过滤并分离出不溶物。
得到上述不溶物后，实施下述步骤
权利要求
1.一种从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，包括分离提取废旧碱性锌锰电池正负极物质、用碱液将锌和锰化合物溶解为锌酸盐和锰酸盐，过滤分离出不溶物，其特征在于(1)酸溶在室温下将上述不溶物用酸浸泡，搅拌使铟化合物溶解，过滤得到含铟溶液和滤渣石墨；(2)含铟溶液电解提取金属铟将所述含铟溶液调整为电解液，在20～30℃进行电解，阴极电流密度为100～500A/m2，在阴极制得金属铟；(3)石墨的回收将所述滤渣石墨集中回收，用稀碱中和，水洗，并在100～150℃温度下烘干即可得到石墨。
2.根据权利要求1所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤1中，所述不溶物、酸、水按下述重量百分比配制而成不溶物 10～20％酸 10～20％水 60～80％。
3.根据权利要求1或2所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤1中，所述酸为硫酸、盐酸或硝酸。
4.根据权利要求1或2所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤1中，将含铟滤液反复用于铟化合物的溶解。
5.根据权利要求1所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤2中，电解液由下述物质按重量百分比计如下铟离子 0.2～2％钠盐5～15％水 84～94％。
6.根据权利要求1或5所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤2中，电解液的pH值为1～3。
7.根据权利要求1或5所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述阳极为石墨或金属钛；所述阴极为金属铟片或纯铝片。
8.根据权利要求1或5所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤2中，电解后的溶液可返回到所述步骤1中循环使用。
9.根据权利要求1所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤3中，稀碱液由下述物质按重量百分比计如下碱1～5％水95～99％。
10.根据权利要求9所述的从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，其特征在于所述步骤3中，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
全文摘要
本发明提供了一种从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法，包括分离提取废旧碱性锌锰电池正负极物质、用碱液将锌和锰化合物溶解为锌酸盐和锰酸盐，过滤分离出不溶物，然后将所述不溶物用酸浸泡，搅拌过滤得到含铟溶液和滤渣石墨；再从含铟溶液中电解提取金属铟；并将滤渣烘干得到石墨。本发明工艺简单，操作方便，生产成本低，金属铟和石墨的提取过程中添加的化学物质少，几乎不产生二次污染；提取的金属铟纯度高，回收的石墨可直接作为生产锌锰电池的正极材料。
文档编号H01M10/54GK1794504SQ20051012090
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者黄启明, 李伟善 申请人:华南师范大学