专利名称：废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法
技术领域：
本发明涉及废旧镍镉电池，特别是一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的的回收方法。
背景技术：
随着我国国民生活水平的提高，国民对电子科技产品的需求也日益增大，电池的使用越来越广泛深入到人们的生活领域中。我国是镍镉电池生产和使用大国，据统计，我国每年报废的镍镉电池达1. 2亿只，2005年我国报废镍镉电池达6亿只。废旧镍镉电池为危险废物，其含有大量有毒有害物质，如镉、镍等重金属物质和酸、碱电解液等，这些物质一旦进入环境，会带来严重污染。但是，目前我国并未有较好的处理方法，大多数废旧镍镉电池常与生活垃圾一起填埋和焚烧处理，废旧镍镉电池中的镉、镍等重金属没有得到有效回收。从材料角度看，这些废旧镍镉电池只是暂时失去了使用价值，其基本特征并未发生变化。因此，从另一个角度看，废旧电池亦是一种资源。资料显示，每千克废旧镍镉电池中含镍116-556克，镉11-173克，如果合理的开发和利用，将大量节约资源。目前废旧镍镉电池资源化处理技术主要有湿法冶金、火法冶金、生物冶金法、物理法或几种处理技术相结合。火法冶金处理废旧电池过程简单实用，容易实现工业化，回收金属纯度高，因而被广泛采用。专利《废旧镍镉电池回收专用的真空蒸馏工业设备》(郑正，专利号200720042088. 9)，该发明为废旧镍镉电池镉回收专用真空蒸馏工业设备。专利《一种废旧镍镉电池回收镉的方法》(潘德安，申请号200910089687. X)，采用低温火法氧化-氨浸浮选的方法，将废旧镍镉电池破碎、焙烧、筛分和浮选，以回收废旧镍镉电池中的镉。以上专利虽然能够实现废旧镍镉电池中镉的分离与回收，但均不能有效回收废旧镍镉电池中的另一有害物质镍，达到废旧镍镉电池无害化处理。专利《一种废旧镍镉电池的资源化生产方法》(雷立旭，申请号200810195082. 4)， 先采用物理法将镍镉电池所有成分分离，然后将分离得到的正极片和负极片通过湿法冶金法进行处理，得到Ni (OH)2和Cd(0H)2。专利虽然可同时实现废旧镍镉电池中镉和镍的分离与回收，但回收的产品为金属混合物，需要进一步加工。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种废旧镍镉电池中镉、 铁、镍、钴的回收方法，通过破碎-真空冶金-磁力分选方法分离废旧镍镉电池中的镉和铁、 镍、钴等磁性物质。本发明的技术解决方案如下一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特点在于该方法在密封条件下进行，包括如下步骤首先将所述的废旧镍镉电池进行破碎处理，破碎成粒度为0. 5mm-2mm的混合物料；然后所述的混合物料放入真空冶金炉中，并在添加-5wt%活性炭粉后进行真空冶金分离处理，用以分离镉金属颗粒；最后将经所述真空冶金分离处理后的残余混合金属进行磁力分选处理，用以分离铁金属颗粒、镍金属颗粒和钴金属颗粒。所述的破碎处理是将所述的废旧镍镉电池在破碎机中破碎解离至破碎粒径范围为0. 5mm-2mm的混合物料。所述的活性炭粉的粒径小于0. 15mm。所述的真空冶金分离处理包括如下步骤①密封真空炉，启动真空系统抽气，使真空炉的压力保持在1X10_2 IXlO2Pa ；②启动真空炉电源，使使真空炉内温度加热到500 900°C，然后保持温度不变， 使原料中的镉蒸发，蒸发时间为ι 3小时；③锌蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为100 400°C。所述的磁力分选处理中磁感应强度为200 500mT，磁选机转速为30 60rpm。真空冶金的原理是基于废旧镍镉电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压，在真空中通过蒸发与冷凝，使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用与回收。因此， 可以通过蒸馏或者升华等手段，将废旧镍镉电池中的镉等低熔点高蒸气压金属从混合金属中分离，然后在一定温度下，通过冷凝后将金属回收。基于废旧镍镉电池中各金属元素的磁性差异，本发明技术方案通过磁力分选工艺，在不均勻的磁场中，将铁、镍、钴等磁性金属从真空冶金后残余物中分离。本发明技术方案采用磁选机将铁、镍、钴从混合金属中分离，从而实现综合利用和回收磁选过程中，磁感应强度为200 500mT，磁选机转速为30 60rpm。本发明具体工艺过程如下1.把废旧镍镉电池输送到破碎机，进行破碎，破碎至粒径为0. 5mm-2mm。2.在粒度为0. 5mm-2mm废旧镍镉电池中加入_5衬％活性炭粉(粒径小于 0. 15mm)作为还原剂，在真空冶金炉中分离回收镉。真空冶金炉中分离回收镉时，真空炉的压力保持在1Χ1(Γ2 IX IO2Pa,加热温度为500 9000C0加热时间为1 3小时。3.镉蒸气在冷凝器上得以冷凝，冷凝温度为100 400°C，镉回收率达到98%以上，纯度达99%以上，由此将镉从废旧镍镉电池中分离出来。4.真空冶金后，采用磁力分选方法分离真空冶金后废旧镍镉电池混合金属中的铁、镍、钴等磁性物质。磁选过程中，磁感应强度为200 500mT，磁选机转速为30 60rpm， 废旧镍镉电池中铁、镍、钴回收率达到95%以上。本发明具有成本低、高效、结构简单、无污染等特点。克服了填埋和焚烧处理等方法重金属污染的问题，减少环境污染。同时，回收产物为金属单质而非金属化合物，附加值较高。
图1为本发明废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法流程图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围。请先参阅图1，图1为本发明废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法流程图。如图所述，一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，该方法在密封条件下进行，包括如下步骤首先将所述的废旧镍镉电池进行破碎处理，破碎成粒度为0. 5mm-2mm的混合物料；然后所述的混合物料放入真空冶金炉中，并在添加-5wt%活性炭粉后进行真空冶金分离处理，用以分离镉金属颗粒；最后将经所述真空冶金分离处理后的残余混合金属进行磁力分选处理，用以分离铁金属颗粒、镍金属颗粒和钴金属颗粒。处理时，首先通过传送带把废旧镍镉电池送入破碎机进行破碎，粒度为0. 5mm-2mm 的碎片；然后通过传送带把粒度0. 5mm-2mm的碎片送入真空冶金分离设备，并加入2wt %的活性炭粉(粒径小于0. 15mm)作为还原剂进行镉金属的分离；再通过传送带把真空冶金后的残余物送入磁力分选装置进行磁性物质与非磁性物质的分离；分离出非磁性物质铜、钾等金属颗粒和磁性物质铁、镍、钴等金属。实施例1首先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0. 5-lmm的混合物料，然后，将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入的活性炭粉(粒径小于0. 15mm)作为还原剂，真空炉密封后启动真空系统抽气，使真空炉的真空度处于0. OlPa0真空炉内温度加热到500°C。然后保持温度不变，使镉蒸发，蒸发时间为1小时。镉蒸气在冷凝器上得以冷凝，冷凝温度为100°C， 镉回收率为98. 5%，纯度为99. 6%，蒸发完毕的混合金属进行磁力分选继续提纯分离。磁选过程中，磁感应强度为200m T，磁选机转速为30rpm，铁、镍、钴回收率达到98. 3%以上。实施例2首先将废旧镍镉电池破碎成粒径为l_2mm的混合物料，然后，将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入3wt%的活性炭粉(粒径小于0.15mm)作为还原剂，真空炉密封后启动真空系统抽气，使真空炉的真空度处于101^。真空炉内温度加热到750°C。然后保持温度不变，使原料中镉蒸发，蒸发时间为2小时。镉蒸气在冷凝器上得以冷凝，冷凝温度为 200°C，镉回收率为99. 5%，纯度为99. 4%，蒸发完毕的混合金属进行磁力分选继续提纯分离。磁选过程中，磁感应强度为350mT，磁选机转速为40rpm，铁、镍、钴回收率达到96. 1%。实施例3首先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0. 75-1. 5mm的混合物料，然后，将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入5wt%的活性炭粉(粒径小于0. 15mm)作为还原剂，真空炉密封后启动真空系统抽气，使真空炉的真空度处于lOOPa。真空炉内温度加热到900°C。然后保持温度不变，使原料中镉蒸发，蒸发时间为3小时。镉蒸气在冷凝器上得以冷凝，冷凝温度为400°C，镉回收率为99. 7%，纯度为99. 2%，蒸发完毕的混合金属进行磁力分选继续提纯分离。磁选过程中，磁感应强度为500mT，磁选机转速为60rpm，铁、镍、钴回收率达到 95. 5%。
实施例4首先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0. 8-1. 2mm的混合物料，然后，将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入2. 5wt%的活性炭粉(粒径小于0. 15mm)作为还原剂，真空炉密封后启动真空系统抽气，使真空炉的真空度处于1.5Pa。真空炉内温度加热到650°C。然后保持温度不变，使原料中镉蒸发，蒸发时间为2. 5小时。镉蒸气在冷凝器上得以冷凝，冷凝温度为300°C，镉回收率为99. 6%，纯度为99. 3%，蒸发完毕的混合金属进行磁力分选继续提纯分离。磁选过程中，磁感应强度为320mT，磁选机转速为45rpm，铁、镍、钴回收率达到 95. 4%。实施例5首先将废旧镍镉电池破碎成粒径为0. 75-1. 5mm的混合物料，然后，将破碎后的物料放入真空冶金炉中，加入1.8wt%的活性炭粉(粒径小于0. 15mm)作为还原剂，真空炉密封后启动真空系统抽气，使真空炉的真空度处于381^。真空炉内温度加热到840°C。然后保持温度不变，使原料中镉蒸发，蒸发时间为2. 5小时。镉蒸气在冷凝器上得以冷凝，冷凝温度为230°C，镉回收率为98. 9%，纯度为99. 4%，蒸发完毕的混合金属进行磁力分选继续提纯分离。磁选过程中，磁感应强度为460mT，磁选机转速为35rpm，铁、镍、钴回收率达到 95. 6%。
权利要求
1.一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特征在于该方法在密封条件下进行，包括如下步骤首先将所述的废旧镍镉电池进行破碎处理，破碎成粒度为0. 5mm-2mm的混合物料；然后所述的混合物料放入真空冶金炉中，并在添加-5wt%活性炭粉后进行真空冶金分离处理，用以分离镉金属颗粒；最后将经所述真空冶金分离处理后的残余混合金属进行磁力分选处理，用以分离铁金属颗粒、镍金属颗粒和钴金属颗粒。
2.如权利要求1所述的一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特征在于所述的破碎处理是将所述的废旧镍镉电池在破碎机中破碎解离至破碎粒径范围为0. 5mm-2mm 的混合物料。
3.如权利要求1所述的一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特征在于所述的活性炭粉的粒径小于0. 15mm。
4.如权利要求1所述的一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特征在于所述的真空冶金分离处理包括如下步骤①密封真空炉，启动真空系统抽气，使真空炉的压力保持在1X10—2 IXlO2I^a；②启动真空炉电源，使使真空炉内温度加热到500 900°C，然后保持温度不变，使原料中的镉蒸发，蒸发时间为1 3小时；③锌蒸气在冷凝器上冷凝，冷凝温度为100 400°C。
5.如权利要求1所述的一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，其特征在于所述的磁力分选处理中磁感应强度为200 500mT，磁选机转速为30 6()rpm。
全文摘要
一种废旧镍镉电池中镉、铁、镍、钴的回收方法，首先将废旧镍镉电池进行破碎处理，破碎成粒度为0.5mm-2mm的混合物料；然后采用真空冶金分离方法分离其中的镉，镉回收率达到98％以上，纯度达99％以上，最好采用磁力分选方法分离真空冶金后废旧镍镉电池混合金属中的铁、镍、钴等磁性物质，铁、镍、钴回收率达到95％以上。本发明具有成本低、高效、结构简单、无污染等特点。克服了填埋和焚烧处理等方法重金属污染的问题，减少环境污染，同时，回收产物为金属单质而非金属化合物，附加值较高。
文档编号H01M10/54GK102324592SQ20111021154
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者许振明, 黄魁 申请人:上海交通大学