一种利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法。锌锰电池中主要含有锰、锌、铁、铜等有价金属成分，通过硫酸溶解、铁粉置换、氧化中和除铁、萃取提纯分离、结晶等工序制备高纯硫酸锰和硫酸锌产品。本发明得到的高纯硫酸锰可用于制备电池材料，高纯硫酸锌可用于医药、饲料、食品及化工等领域。本发明方法具有资源利用和回收率高、产品质量高等特点。
【专利说明】一种利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的 方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废旧资源综合利用领域，具体涉及废旧锌锰电池有价金属的回收利用 领域。
【背景技术】
[0002] 随着便携式电子电器的使用种类和数量逐渐增多，电池的使用量也与日俱增，进 而产生的废旧电池数量也不断增多。总所周知,废旧电池因含有碱性、酸性、有机物电解质， 含有铅、汞、镉、镍、钴、锰、铜等重金属，如果得不到有效处理，将对环境产生严重污染；通过 水、食物、大气进入人体，对人体健康也是一种严重威胁；此外，废旧电池的随意流失，同时 也是一种资源浪费。因此对废旧电池进行有效回收处理具有经济价值和社会效益双重意 义。
[0003] 锌锰电池，根据电解质的类型，分为酸性及碱性两类，其中以氯化铵为电解质的为 酸性锌锰电池，以氢氧化钾为电解质的为碱性锌锰电池。锌锰电池除含有锌、锰、铁、铜、碳 棒、水分外，可能还会含有少量的铅、镉、汞。下表是典型碱性锌锰电池的主要成分含量。
[0004] 碱性电池组份含量
[0005]
【权利要求】
1. 一种利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法，包括如下步骤： (1) 废旧锌锰电池经干燥、破碎成粉，并过筛； (2) 使用硫酸对步骤（1)所得筛下物进行酸浸，经过滤得滤液； (3) 使用铁粉对步骤（2)的滤液进行置换除铜，反应后过滤得滤液和副产品铜粉； (4) 在步骤（3)所得滤液中除铁，得到除铁后液； (5) 在步骤（4)所得除铁后液中加入氟化锰、氟化锌、氟化钠、氟化钾、氟化氨中的一种 或两种以上的混合物进行反应，再过滤得萃取前液； (6) 对萃取前液使用萃取系统分离锌锰，锰留在萃余液中，得硫酸锰溶液；锌进入萃取 有机相，再经硫酸反萃后得到硫酸锌溶液； (7) 硫酸锰溶液和硫酸锌溶液分别浓缩结晶，制得高纯硫酸锰和硫酸锌产品。
2. 如权利要求1所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法，其 特征在于：所述步骤（2)中酸浸温度为50?80°C，反应终点pH为0. 5?3. 0 ;所述步骤（3) 中铁粉的加入量为理论需求量的1. 〇?1. 5倍；所述步骤（4)中所得滤液中加入氯酸钠、氯 酸钾、氧气、臭氧、双氧水中的一种或几种的混合物，将溶液中二价铁氧化成三价铁，再升温 至75?100°C，加入碳酸锰、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氨水中的一种或 几种的混合物，将pH控制为2. 0?5. 0,维持反应时间2?12h后，过滤得除铁后液；所述 步骤（5)中维持反应时间为0. 5?5h。
3. 根据权利要求1所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：所述萃取系统的萃取剂为P204。
4. 根据权利要求1所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：所述步骤（6)中控制萃取前液的pH为3?6,萃取前液中的锌浓度为5?15g/ L，萃取前液与萃取有机流比为3 :1?1 :2,萃取相中水相与有机相比为2 :1?1 :2。
5. 根据权利要求1所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：控制萃余液的pH为1. 5?4,锌含量不超过5mg/L。
6. 根据权利要求1所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：步骤（6)中所用萃取系统，分为萃取段、洗涤段、反萃锌段、反萃杂段、澄清段， 其中萃取段级数为3?7级，洗涤段级数3?8级，反萃锌段级数3?8级，反萃杂段级数 为3?5级，澄清段分别用于萃余水相、洗漆水相、反萃锌水相、反萃杂水相及反萃杂后有机 相的澄清，每段级数为1?3级。
7. 根据权利要求6所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：控制洗涤酸浓度为0. 5?2. Omol/L，洗涤液出口 pH为2. 0?4. 0。
8. 根据权利要求6所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：控制反萃锌的酸浓度为2. 5?4. Omol/L,反萃锌液pH为2. 0?5. 0。
9. 根据权利要求6所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方法， 其特征在于：控制初始反萃杂酸浓度为6. 0?7. Omol/L，循环使用，当浓度低于4. 5mol/L 时，更换或补加新的反萃杂酸。
10. 根据权利要求9所述的利用废旧锌锰电池为原料制备高纯硫酸锰和硫酸锌的方 法，其特征在于：所述反萃杂酸为硫酸或盐酸。
【文档编号】C01G9/06GK104229898SQ201310223320
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2013年6月6日
【发明者】李长东, 唐红辉, 谭群英, 刘勇奇, 王皓, 王致富 申请人:湖南邦普循环科技有限公司, 广东邦普循环科技有限公司