专利名称：从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于资源回收领域，具体涉及一种从废旧镍镉电池中提取镉、生 产镍铁合金的成套工艺。
技术背景废旧镍镉电池中含有大量镍和镉(每千克废电池中含Ni 116- 556克、 Cdll 173克)，如果这些重金属泄露，将会对人体和环境产生很大的危害， 甚至带来一些灾难性的危机，例如1955 ~ 1972年间发生在日本富山县神通川 流域的公害事件一"痛痛病，，事件，就是由于镉超标51起的。目前，已经有许多研究者对镍镉电池的回收进行了探索，现在常用的方 法主要有火法和湿法两种，也有火法、湿法联合流程，其中湿法中又因工艺 的不同可以分为选择性浸出镉、选择性沉淀镉、镉的选择性萃取等。现有的 处理工艺主要存在回收金属纯度低、回收率低、可操作性差等问题。 发明内容本发明的目的是为了从废旧镍镉电池中提取镉和镍，在中试的基础上， 提供了一种全封闭式的真空冶金技术，实现了镉、镍的分离和提取，具有较 好的经济价值和环境效益。本发明的目的可以通过以下措施达到一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺，其具体步骤为步骤1:将废旧镍镉电池破碎；本步骤可以釆用多种方式将电池破碎， 其破碎的颗粒越小，与还原剂反应越充分。如采用剪式破碎机将废旧镍镉电 池破碎，出口粒径约为5mm;也可以利用刺辊式破碎机将电池外壳破碎后直 接将电解质分离出来；步骤2:将破碎后的电池预焙烧；其中预焙烧温度优选为200 ~ 450°C ， 焙烧时间5-10h，优选为7-8h;本步骤可以在低温焙烧窑中进行，可以利 用多种方式加热，优选采用真空蒸馏中产生的高温炉气加热(如步骤3中)；步骤3:将焙烧后的物质与还原剂混合，真空蒸馏，将产生的镉蒸汽冷 凝，得到粗镉；其中还原剂优选为炭粉，其与原料的质量比为1:50 100; 其中真空蒸馏的温度优选为900 ~ IOO(TC ，真空度优选为20 ~ 200Pa,时间5 ~ 10h,优选为7~8h。步骤4:将粗镉与还原剂混合，真空蒸馏，将产生的镉蒸汽冷凝，得到 精镉；其中真空蒸馏的温度优选为500~600°C，真空度优选为20~200Pa， 时间为0.5 5h,优选为l~2h;其中还原剂优选为炭粉，其与原料的质量比 为1:5 ~ 20。步骤5:将真空蒸馏中未被汽化的物质与还原剂混合，高温熔化，生产 镍铁合金；本步骤可以利用中频感应炉加热，其中温度优选为1700~ 1800°C, 煅烧时间优选为4-5h。其中还原剂优选为炭粉，其与原料的质量比为1:5~ 20。本发明中所述的真空度为绝对真空度。本发明从废旧镍镉电池中实现了镉和镍高效率的分离和提取。将废旧镍 镉电池粉碎，使大部分电解质与电池壳体分离；送入低温焙烧炉中预焙烧， 除去水分，炭化包装纸、塑料等有机物质，转变为还原剂；焙烧后的原料与 还原剂混合，进行真空蒸馏，在高温下，氧化镉与还原剂反应，生成镉单质， 被汽化，扩散至低压区，经过冷凝段冷凝，而镍的沸点高达2920。C,即使气 压降低，气化温度仍比炉温高，由此实现了镉和镍的分离；收集冷凝段中的 产物，经过精炼，生产精镉产品；未被汽化的物质主要含有镍铁金属，经过 精炼，可生产镍铁合金。本发明的 一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺方法， 实现了镉和镍的分离和提取，其中高效镉回收工艺，镉回收率99.8%以上， 镉纯度99.9%以上，金属镍全量回收，可充分利用废弃物，无二次污染，并 创造非常可观的经济效益和良好的社会效益。
图l是本发明的工艺流程图。图中实线为固体流向，点画线为液体流向，短线为气体流向。
具体实施方式
下面通过实例详细说明本发明的工艺步骤 实施例1:(1)利用剪式破碎机将废旧镍镉电池破碎，保持80%以上的出口粒径为 5mm。(2 )将破碎后的镍镉电池装填至低温焙烧窑中焙烧，间歇式操作，焙烧时间 为7 ~ 8h。加热气体进口温度为400°C ，出口温度为200°C ，随着操作进行， 出口温度会有所增加，但不影响干燥和炭化效果。有机物质—C+W2C^)+其他物质(3) 将焙烧后的电池和炭粉按照质量比为100:1混合均匀，进行一次真空蒸 馏，保持煅烧温度为900-IOO(TC，真空度为100Pa，蒸馏时间为7 8h，蒸 馏出的镉蒸汽利用水进行冷凝。炉膛采用煤作为燃料，设计温度为1200°C。(4) 收集粗镉，按照质量比为1:10添加炭粉，进行二次真空蒸馏，保持煅 烧温度为500~600°C，真空度为100Pa，煅烧时间为l~2h,蒸馏出的镉蒸 汽利用水冷凝。蒸馏结束后，收集精镉，送入熔炉，在400 500。C下熔融， 生产镉锭。本工艺段利用电能加热，设计炉温为600°C;产生的镉渣作为一 次真空蒸馏原料。(5) —次真空蒸馏中未被汽化的物质主要成分为镍铁金属，按照质量比为 1:5添加炭粉，利用中频感应炉升温熔化，保持煅烧温度为1700~ 1800°C, 煅烧时间为4 5h，生产镍《失合金，作为特种钢的原料。(6)真空蒸馏炉燃烧产生的高温炉气，经过换热器换热，回收蒸汽能，炉温 降至40(TC,作为低温焙烧窑加热气体。(7 M氐温焙烧窑产生的含镉废气采用洗涤i^洗涤处理，操作方式为二级洗涤。 设计一级洗涤塔气体入口温度为400°C，上部不设除雾器，二级洗涤塔气体 入口温度为100°C,上部设置除雾器，进行气水分离。洗涤水进入洗涤水池 沉淀，清液返回洗涤i^中循环使用，泥渣脱水后，作为真空蒸馏的原料；废 气通过烟囱排放。本工艺中镉回收率为99.9%，镉纯度为99.97%， 4臬回收率为100°/。，镍 铁合金中铁与镍占95%。 实施例2:其它条件不变，将实施例1的(1)中破碎方式改为刺辊式破碎机破碎， 将真空蒸馏的真空度改为80Pa，最终镉回收率99.5%,镉精度99.9%，镍回 收率100%，镍铁合金中铁与镍占91%。
权利要求
1、一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺，其具体步骤为步骤1将废旧镍镉电池破碎；步骤2将破碎后的电池预焙烧；步骤3将焙烧后的物质与还原剂混合，真空蒸馏，将产生的镉蒸汽冷凝，得到粗镉；步骤4将粗镉与还原剂混合，真空蒸馏，将产生的镉蒸汽冷凝，得到精镉；步骤5将真空蒸馏中未被汽化的物质与还原剂混合，高温熔化，生产镍铁合金。
2、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于预焙烧温度为200~450°C， 焙烧时间为5 10h。
3、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于预焙烧时采用步骤3中真空 蒸馏产生的高温炉气进行加热。
4、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤3中所述的还原剂为炭 粉，其与原料的质量比为1:50 ~ 100。
5、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤3中真空蒸馏的温度为 900~ 1000°C,真空度为20~200Pa，时间为5 10h。
6、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤4中所述的还原剂为炭 粉，其与原料的质量比为1:5-20。
7、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤4中真空蒸馏的温度为 500~600°C，真空度为20~200Pa，时间为0.5 5h。
8、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤5中所述的还原剂为炭 粉，其与原料的质量比为1:5~20。
9、 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤5中的温度为1700~ 1800°C，煅烧时间为4~5h。
全文摘要
本发明公开了一种从废旧镍镉电池中提取镉、生产镍铁合金的成套工艺，将废旧镍镉电池破碎，送入低温焙烧窑中预焙烧，焙烧后的原料与还原剂混合，进行真空蒸馏，收集冷凝段中的产物，经过精炼，生产精镉产品；未被汽化的物质经过精炼，可生产镍铁合金。本发明实现了废旧镍镉电池中镉和镍的分离和提取，其中高效镉回收工艺，镉回收率可达99.8％以上，镉纯度99.9％以上，金属镍全量回收，充分利用了废弃物，无二次污染，创造了非常可观的经济效益和良好的社会效益。
文档编号C22B7/00GK101220412SQ20071019105
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者冯景伟, 周培国, 卓 孟, 张继彪, 彭晓成, 李军状, 李坤权, 李培培, 李继红, 盛国大, 罗兴章, 耳 聂, 赵国华, 正 郑, 高顺枝, 黄星发 申请人:南京大学