从废锌锰干电池中提取二氧化锰及锌的方法

专利名称:从废锌锰干电池中提取二氧化锰及锌的方法
本发明属于一次废电池有用物料再生领域。通常含有大量有用金属的废电池被使用者抛弃，从资源角度来看是极大的浪费。为了从废电池中回收二氧化锰和锌，日本特许昭52-7813和中国北京矿冶研究总院发表的“焙烧一电积法处理废锌锰干电池”文章(见《有色金属》1985NO2)中分别提出了“焙烧-浸出-净化-电解”工艺，其原则流程见附图1。它由如下四道主要工序构成(1)焙烧-废电池经破碎后在500-1000℃的温下焙烧3-20小时，在焙烧中炭棒、沥青、塑料等可燃物都被烧掉，而二氧化锰变成低价氧化物，金属锌被熔化。
(2)浸出-将焙烧后的物料除去铜帽和锌粒再用硫酸溶液浸出。
(3)净化-浸出液进行除铁、铜、镉和镍。
(4)电解-经上述处理的溶液在电解槽中电解。阳极用石黑，阴极用铝板。电解时在阳极析出二氧化锰，阴极析出金属锌。
其优点为①通过焙烧，可从炉气中回收高浓度的氧化铵溶液;②焙烧可减少下一步湿法处理的物料量。但上述方法存在着①焙烧过程产生大量碳氢化合物有害气体，严重污染环境;②电池锌壳为纯锌，全部进入焙烧、浸出、净化、电解过程很不经济;③焙砂中锌块浸出速度慢;④对于满足锌-二氧锰同时电解而言，浸出液中锌-二氧化锰比例难以控制等缺点。
本发明就是针对上述问题，提出一种既能消除二次污染，又能综合处理金属锌渣或硫化锌精矿的从废电池中再生二氧化锰和锌的方法。
本发明的特征是将废电池经破碎后分选出的二氧化锰物料置于硫酸溶液中，在搅拌条件下均匀加入金属锌渣或硫化锌精矿，用铁作促进剂，并控制适当的温度，时间和液固比进行浸出。浸出液进行净化和电解。
本发明的原则流程如附图2所示，其主要工序包括(1)破碎-将废电池用粉碎机破碎，使电池阴极合剂及阳极锌筒外露。
(2)分选-破碎的废电池分别选出锌壳、铁皮、铜帽、纸和塑料。
(3)浸出-将分选的二氧化锰物料置于硫酸溶液中，在搅拌条件下均匀加入金属锌渣或硫化锌精矿，用铁作促进剂进行浸出。浸出过程反应式为
浸出条件为温度65-100℃，最佳温度70-90℃;时间2-15小时，最佳时间4-10小时;液固比3-12∶1，最佳液固比4-9∶1;铁1-6g/l，残酸12-30g/l。
(4)净化-浸出液中含有一定量的氯、铁、铜、钴等杂质，对电解过程不利，可采用常规方法除去。部分含铁的净化渣返回浸出工序。
(5)电解-净化后的溶液进入电解槽，电解槽阳极用炭棒，阴极用铝板，锌与二氧化锰在同一槽内同时进行电解。其反应式为
电解产品为电解锌和电解二氧化锰。
废电解液返回浸出过程。
通常，由于废电池中的MnO2和Mn2O3在没有还原剂存在时不能溶于酸，因此要使它们溶于酸必须予先将其进行还原焙烧。另一方面，在单独浸出金属锌渣时，金属锌在酸溶时析出大量的氢气，而且浸出过程反应缓慢。本发明就是将两者的还原-氧化浸出过程结合起来，利用金属锌渣中的锌还原废电池中的MnO2和Mn2O3，以达到锌、锰同时浸出的目的。
本发明中金属锌渣可以是镀锌渣、或精炼锌渣、或金属锌屑、或硫化锌精矿。为了保证反应(1)和(2)的动力学条件实现，浸出过程中必须存在有促进剂。本发明采用铁作为促进剂，在浸出过程中其反应如下
本发明的优点是①去掉了废电池回收常规工艺中的焙烧工序，消除了二次污染;(2)废电池经破碎分选出的锌片可直接回收，既提高了锌的回收率，又能降低生产成本;③在废电池回收过程中既缩合处理了金属锌渣，又提高了浸出反应速度;④浸出液中锌与二氧化锰的比例能满足电解的要求。另外本发明还具有金属回收率高、成本低和产品质量好等优点。
本发明适用于各种废锌锰干电池中的锌与二氧化锰回收。
实例1.用废锌锰干电池34kg，经(1)和(2)两工序后得废电池二氧化锰物料17.63kg;锌片7.15kg纸屑、塑料、铜帽、铁皮4.39kg。废电池二氧化锰物料主要成份如下(%)Zn15.98Mn19.10Fe2.77Cu0.63将上述二氧化锰物料7.1kg和含铁8-15g/l的铁渣2.0kg放入硫酸溶液中，边搅拌边加入含锌72.5%镀锌渣2.0kg进行浸出。浸出温度80℃，液固比4.35∶1，残酸20g/l，时间7小时，浸出液成份如下(g/l)Zn71.33Mn32.38Fe1.78Cu0.507锌的浸出率为96%，锰的浸出率为91%。
浸出液经净化后的成份为(g/l)Zn73.63Mn44.18Fe0.001Cu0.00035Co0.00066净化液电解后产品质量如下(%)CuCdFePb电解锌0.000950.000310.000740.0031MnO20.0023 0.025 0.007实例2将相同于实例1中的二氧化锰物料71kg与铁渣23kg加入硫酸溶液中，然后均匀加入12kg金属锌屑。浸出温度70℃。残酸14.67g/l，液固比8∶1搅拌9小时。浸出液成份为(g/l)Zn83.16Mn28.86Fe1.92Cu0.57浸出液净化后成份为(g/l)Zn66.71Mn22.39Fe0.05Cu0.0005Co0.0018净化液电解后产品质量如下(%)CuCdFePb电解锌0.000950.000310.000740.0031MnO20.0068 0.025 0.03实例3将相同于实例1中的二氧化锰物料308g放入硫酸液中，边搅拌边加入硫化锌精矿124g，硫化锌精矿成份如下Zn50.38Fe11.25S29.96Pb1.72Cu0.28Cd0.28Co0.0035浸出温度90℃，残酸28g/l，搅拌时间4小时。浸出液成份为(g/l)Zn92.5Mn42.4Fe6.82Cu0.39
净化后成份为(g/l)Zn87.4Mn37.5Fe0.009Cu0.0002Co0.0006净化液电解后产品质量为(%)CuCdFePb电解锌0.000980.0020.00210.005MnO20.0013 0.014 0.01权利要求
1.从废锌锰干电池中提取二氧化锰及锌的方法，由破碎、浸出、净化、电解工序构成，其特征是将废电池破碎后分选出的二氧化锰物料，添加部分铁渣置于硫酸溶液中，在搅拌条件下均匀加入金属锌渣或硫化锌精矿，控制条件温度65-100℃，液固比3-12∶1，浸出时间2-12小时。
2.根据权利要求
1所述的方法，其特征是浸出温度70-90℃，铁1-6g/l，残酸12-30g/l，液固比4-9∶1，时间4-10小时。
3.根据权利要求
1所述的方法，其特征是金属锌渣可以是镀锌渣、或精炼锌渣、或金属锌屑。
专利摘要
从废锌锰干电池中提取二氧化锰及锌的方法，属于一次废电池有用物料再生领域。本发明是将废电池破碎后分选出的二氧化锰物料与金属锌渣或硫化锌精矿在硫酸溶液中同时浸出，利用二氧化锰和锌的还原-氧化作用，用铁作促进剂强化浸出，从而提高了二氧化锰和锌的浸出率，综合回收废电池中的锌锰和金属锌渣中的锌，并省去了常规方法的焙烧工序，消除二次污染，提高了金属回收率，降低了成本。本发明适用于处理各种废锌锰干电池。
文档编号C25C1/16GK87102008SQ87102008
公开日1988年10月19日 申请日期1987年3月27日
发明者钟竹前, 梅光贵, 黄茂春, 汤祖尧, 朱一永, 钟少林, 蔡传算, 刘荣义 申请人:中南工业大学