专利名称：碱性锌膏的还原制备方法
技术领域：
本发明属于电化学技术领域，尤其涉及一种碱性锌膏的还原制备方法。
背景技术：
碱性锌膏是指如碱锰电池、锌空气金属燃料电池等电池负极采用的以锌
粉、树脂、缓释剂及KOH溶液为主要成分的膏状混合物，碱性锌膏放电后的反
应产物主要成分为锌的氧化物、锌酸盐类等物质。传统工艺方法可将该反应 产物中的锌的氧化物还原为锌，但其他添加物如树脂、K0H (氢氧化钾)等 无法二次利用，目前在锌膏内添加的导电树脂如聚丙烯酸、聚丙烯酸钠等树 脂价格昂贵，在大型碱性含锌电池如锌空气金属燃料电池中应用碱性锌膏时， 如果采用传统工艺方法处理，碱性锌膏的还原利用率极低，导致产品使用成本 居高不下，不利于产品的应用推广。且因制作电池厂家无法自处理这些树脂、 K0H等反应产物，将其倒掉或周转给其他人，不仅费时费力，还可能污染环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种碱性锌膏的还原制备方法，该方法解决了碱性锌
膏还原制备过程中树脂、KOH等无法二次利用的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案 一种碱性锌膏的还原制备方法，其方法步骤如下 1)通过沉降法，将放电后的碱性锌膏分为两层，使上层为高分子树脂与 氢氧化钾的混合产物，下层为残留高分子树脂、锌粉、氧化锌和锌酸盐类混合 物，沉降时间大于2小时；
2)将上层混合产物中的高分子树脂分离后，继续加入氢氧化钾液(浓度
6mol/L—8mol/L)稀释剩余混合物，再次沉降分层，使上层为残留高分子树脂与氢氧化钾的混合产物，下层为锌粉及锌酸盐和氧化锌混合物，沉降时间大于 3小时；
3) 反复重复步骤2)，反复将步骤2)得到的混合产物中的高分子树脂分
离，直至高分子树脂彻底分离，继续搅拌剩余混合物，使氧化锌和锌酸盐充分
溶于氢氧化钾溶液中配制成混合电解液，未反应的锌粉分离待用；
4) 将步骤3)中得到的混合电解液在电沉积槽中反应，使在阳极析出粒度 为2um 20iim的锌粉，得到可直接用于碱性锌膏配制的锌粉；
5) 将步骤l)及步骤2)得到的上层分离出的产物搅拌浓縮，得到可直接 用于碱性锌膏配制的高分子树脂；
6) 将步骤3)中产生的未反应的锌粉甩干，得到可直接用于碱性锌膏配制 的锌粉；
7) KOH作为电解质不参加反应，直接回用；
8) 将步骤4) 步骤7)中得到的成品重新二次按配比混合回用。 本发明碱性锌膏的还原制备方法可将碱性锌膏放电后的反应产物还原制
备为可再利用的制备碱性锌膏的原料。
经本发明还原制备方法处理后，可使得反应后的碱性锌膏还原利用率达到 90%以上。
本发明的优点是
1、 采用本发明的还原制备方法可使反应后的碱性锌膏最大程度的还原利 用，相对降低了电池造价，利于产品的应用推广。
2、 环保，降低了废弃物的排放。
3、 经济效益显著。
具体实施例方式
本发明碱性锌膏的还原制备方法其具体步骤如下
第一步、通过沉降法(利用几种物质比重不同，在加入过量的氢氧化钾溶 液后自然沉降)将锌膏分为两层，上层为高分子树脂与氢氧化钾的混合产物，下层为残留高分子树脂、锌粉、氧化锌和锌酸盐类物质，沉降时间大于2小时；
第二步、将上层的高分子树脂通过物理沉降法分离出，加入浓度6mol/L— 8mol/L的氢氧化钾稀释剩余混合物，再次沉降分层，上层为残留高分子化合物 与氢氧化钾混合液，下层为锌粉及锌酸盐类物质和氧化锌，沉降时间大于3小 时；
第三步、反复重复第二步，反复将第二步得到的混合产物中的高分子树脂 分离，直至高分子树脂彻底分离，继续搅拌剩余混合物，使剩下的氧化锌和锌 酸盐充分溶于氢氧化钾溶液中配制成混合电解液，未反应沉淀后的锌粉待用；
第四步、将混合电解液倒在电沉积槽中，选定电沉积参数电压2.0V 3. 5V，电流密度60mA/cm2 200 mA/cm2，温度+3(TC +50。C ，搅拌速度20转/ 分，大约10 — 30分钟在阳极析出粒度为2u m 20ura的锌粉，可直接用于碱 性锌膏配制；
第五步、将第一步、第二步上层分离的产物在+ 7(TC +8(TC情况下搅拌浓 縮，使粘度达到1000即as 1500mpas，得到合格的可再利用的高分子树脂，可 直接用于碱性锌膏配制；
第六步、第三步产生的未反应的锌粉经离心机甩干后，可直接用于碱性锌 膏配制；
第七步、将不参与电化学反应的K0H自然分离出来，直接回用； 将第四步至第七步得到的产物按一定比例混配可得到性能优良的活性碱性锌膏。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明 实施例1:
放电后的碱性锌膏反应产物主要成分为氧化锌、锌酸盐，聚丙烯酸树脂、 氢氧化钾；将上述反应产物进行如下处理
第一步、通过碱溶罐沉降2.5小时，使放电后的碱性锌膏分为两层，上层 为聚丙烯酸高分子树脂与氢氧化钾的混合产物，下层为残留的聚丙烯酸高分子树脂、锌粉、氧化锌和锌酸盐类物质；
第二步、用碱溶罐将上层的混合产物分中的聚丙烯酸高分子树脂分离出
去，再继续加入一些6mol/L氢氧化钾稀释剩余混合物，再次沉降分层，沉降 时间为4小时，上层为残留聚丙烯酸高分子树脂与氢氧化钾混合液分离产物；
第三步、反复重复第二步，反复将第二步得到的混合产物中的高分子树脂 分离，直至高分子树脂彻底分离，继续搅拌剩余混合物，使氧化锌和锌酸盐充 分溶于氢氧化钾溶液中配制成混合电解液，未反应的锌粉通过离心机分离待 用；
第四步、将混合电解液倒在电沉积槽中，选定电沉积参数电压2. 0V，电 流密度60mA/cm2 200 mA/cm2，温度+3(TC，搅拌速度20转/分，大约10-30 分钟在阳极析出粒度为2 u m可直接用于碱性锌膏配制的锌粉；
第五步、将第一步、第二步上层分离的产物在+7(TC情况下搅拌浓縮，使 粘度达到1000即as，得到合格的可再利用的聚丙烯酸高分子树脂；
第六步、第三步产生的未反应的锌粉经离心机甩干；
第七步、KOH作为电解质不参与电化学反应，直接回用；
将第四步至第七步得到的产物电解锌、未反应锌粉、氢氧化钾、树脂按 质量比例
2 (电解锌)4 (未反应锌粉)4.5 (氢氧化钾)0.5 (树脂混合物)
混配可得到性能优良的活性碱性锌膏。
实施例2:
放电后的碱性锌膏反应产物主要成分为氧化锌、锌酸盐，聚丙烯酸钠树
脂、氢氧化钾；将上述反应产物进行如下处理
第一步、通过碱溶罐具体沉降2小时，使放电后的碱性锌膏分为两层，上 层为聚丙烯酸高分子树脂及氢氧化钾液，下层为残留的聚丙烯酸高分子树脂、 锌粉、氧化锌和锌酸盐类物质；第二步、用碱溶罐将上层聚丙烯酸高分子树脂分离后，用8mol/L氢氧化 钾稀释下层混合物，再次沉降分层，沉降时间为3小时，上层为残留聚丙烯酸 高分子树脂与氢氧化钾混合液分离产物；
第三步、反复重复第二步，反复将第二步得到的混合产物中的高分子树脂 分离，直至高分子树脂彻底分离，继续搅拌剩余混合物，使氧化锌和锌酸盐充 分溶于氢氧化钾溶液中配制成混合电解液，未反应的锌粉通过离心机分离待 用；
第四步、将混合电解液倒在电沉积槽中，选定电沉积参数电压3. 5V，电 流密度200 mA/cm2，温度+5(TC,搅拌速度20转/分，大约10 — 30分钟在阳极 析出粒度为20ura可直接用于碱性锌膏配制的锌粉；
第五步、将第一步、第二步上层分离的产物在+8(TC情况下搅拌浓縮，使 粘度达到1500mpas，得到合格的可再利用的聚丙烯酸高分子树脂；
第六步、第三步产生的未反应的锌粉经离心机甩干；
第七步、K0H作为电解质不参加反应，直接回用；
将第四步至第七步得到的产物可按一定重量比例
2 (电解锌)4 (未反应锌粉)4.5 (氢氧化钾)0.5 (树脂混合物)
混配可得到性能优良的活性碱性锌膏。 上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所 包含应视为例示性，而非用以限制本发明的申请专利范围。
权利要求
1、一种碱性锌膏的还原制备方法，其特征在于方法步骤如下1)通过沉降法，将放电后的碱性锌膏分为两层，使上层为高分子树脂与氢氧化钾的混合产物，下层为残留高分子树脂、锌粉、氧化锌和锌酸盐类混合物，沉降时间大于2小时；2)将上层混合产物中的高分子树脂分离后，继续加入氢氧化钾液稀释剩余混合物，再次沉降分层，使上层为残留高分子树脂与氢氧化钾的混合产物，下层为锌粉及锌酸盐和氧化锌混合物，沉降时间大于3小时；3)反复重复步骤2)，反复将步骤2)得到的混合产物中的高分子树脂分离，直至高分子树脂彻底分离，继续搅拌剩余混合物，使氧化锌和锌酸盐充分溶于氢氧化钾溶液中配制成混合电解液，未反应的锌粉分离待用；4)将步骤3)中得到的混合电解液在电沉积槽中反应，使在阳极析出粒度为2μm～20μm的锌粉，得到可直接用于碱性锌膏配制的锌粉；5)将步骤1)及步骤2)得到的上层分离出的产物搅拌浓缩，得到可直接用于碱性锌膏配制的高分子树脂；6)将步骤3)中产生的未反应的锌粉甩干，得到可直接用于碱性锌膏配制的锌粉；7)KOH作为电解质不参加反应，直接回用；8)将步骤4)～步骤7)中得到的成品重新二次按配比混合回用。
2、 根据权利要求1所述的碱性锌膏的还原制备方法，其特征在于步骤2) 中继续加入的氢氧化钾浓度为6raol/L—8mol/L。
3、 根据权利要求1所述的碱性锌膏的还原制备方法，其特征在于步骤4) 中将步骤3)得到的混合电解液直接进入电沉积槽中反应的电沉积参数选定 电压2.0V 3. 5V，电流密度60mA/cm2 200 mA/cra2，温度+30。C +50。C ，搅拌 速度20转/分。
4、 根据权利要求1所述的碱性锌膏的还原制备方法，其特征在于步骤5)中在+7(TC +8(TC温度下搅拌浓缩，使高分子树脂直至粘度达到1000mpas 1500mpas。
5、 根据权利要求1所述的碱性锌膏的还原制备方法，其特征在于所述的高分子树脂为聚丙烯酸或聚丙烯酸钠导电树脂。
全文摘要
一种碱性锌膏的还原制备方法，步骤如下通过沉降法将放电后的碱性锌膏分为两层，上为高分子树脂与氢氧化钾，下为残留高分子树脂、锌粉、氧化锌和锌酸盐类混合物；将高分子树脂分离，继续加氢氧化钾液稀释剩余混合物，再次沉降分层，反复重复该沉降分层步骤，将得到的高分子树脂分离，直至高分子树脂全部彻底分离，继续搅拌剩余混合物，使氧化锌和锌酸盐溶于氢氧化钾中配制成混合电解液并在电沉积槽中反应，使在阳极析出放电后的碱性锌膏锌粉；将上层分离物搅拌浓缩得高分子树脂；将未反应的锌粉甩干得锌粉；KOH不参加反应，直接回用；将得到的各成品重新二次按配比混合回用。该方法解决了放电后的碱性锌膏中的树脂、KOH等无法二次利用的问题。
文档编号B09B3/00GK101308944SQ20071009941
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者刘伟春, 周利民, 周跃民, 王羽洁, 王艳境, 王菁迅 申请人:周利民;周跃民;刘伟春;王菁迅;王艳境;王羽洁