一種制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法，采用已使用過的鎳氫電池作原料，原料電池經(jīng)拆解——粉碎電芯——電芯溶解——稀土沉淀得到去稀土后的水溶液——萃取——反萃取后得到。本方法工藝簡單，鎳鈷鋅的回收率可達99％以上，制得的含鎳鈷鋅離子的強酸鹽，可直接用于制備球形氫氧化鎳，省去了分離精制結晶步驟，效率高，且可降低成本。
【專利說明】一種制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備強酸鹽的方法，特別涉及一種制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法。

【背景技術】
[0002]鎳氫電池是目前市場上已商業(yè)化的最成熟的新能源電池之一，廣泛在應用在人們的日常生活之中。隨著硫化鎳等礦產(chǎn)資源的逐步枯竭，同時也是環(huán)保要求的提高及資源循環(huán)利用的需要，廢舊電池的回收作為一個重大課題出現(xiàn)在人們面前。但國內(nèi)對于廢舊電池的回收，因工藝復雜、效率低、成本高等原因，一直沒有較大的發(fā)展。
[0003]傳統(tǒng)的電池回收方法是將電池拆解粉碎后，用硫酸浸出，將浸出液中的低價金屬當作雜質用沉淀法或者萃取法除去，留下有價的需回收的金屬溶液進行進一步的分離并精制成產(chǎn)品。該方法存在因為不同濃度不同金屬雜質的除雜方式有較大差異，從而導致操作復雜，效率低，成本高等缺陷。同時，回收得到的產(chǎn)品主要為工業(yè)級鎳鹽，鈷鹽等，大多數(shù)只是實現(xiàn)了回收再利用，而并沒有重新回到電池制造中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種簡單、直接、高效的制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法。本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn):
[0005]一種制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法，按如下步驟進行:
[0006](I)電池拆解粉碎:將使用過的鎳氫電池拆解,分選出電芯,將電芯破碎成粉體；
[0007](2)電芯溶解:將電芯粉體加到酸和氧化劑的混合溶液中，在50~65°C下持續(xù)攪拌I~5小時，得到浸出液；
[0008](3)稀土沉淀:用堿液調節(jié)浸出液PH值至0.5~2.0，在40~60°C下恒溫攪拌，加入過量的堿金屬硫酸鹽，靜置，固液分離，得到去稀土溶液；
[0009](4)萃取:將去稀土后的水溶液PH值調整至2.0~3.0——按有機相與水相溶液的體積比為(3~6.5):1向其中加入PH值為2.5~3.5的萃取劑有機溶液，靜置后將有機相與水相分離；所述萃取劑為包含萘磺酸或萘磺酸鹽與吡啶羧酸酯的復配物的有機物，且復配物中萘磺酸或萘磺酸鹽與吡啶羧酸酯的摩爾比為1: (I~6);所述萃取劑有機溶液采用的有機溶劑為磺化煤油、260號溶劑油、航空煤油、EscaidllO或(:8~13的高碳醇中的一種或幾種；
[0010](5)反萃取:按有機相與水相體積比為(2~4):1向萃取步驟中最后分離得到的有機相溶液中加入無機強酸水溶液，靜置后將有機相與水相分離，取水相溶液得到包含Ni2+、Co2+和Zn2+的強酸無機鹽溶液。
[0011]為提高鎳鈷鋅離子的純度和回收率，采用3級以上的逆流方式的萃取，采用3級以上的逆流方式的反萃取。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0013]1.本發(fā)明利用使用過的鎳氫電池作為原料來制作有色金屬鹽，不僅很好地解決了廢舊電池回收無害化處理的問題，而且還可制備得到有價金屬鹽，節(jié)約金屬資源。
[0014]2.本發(fā)明采使用逆向思維法，在浸出液中，通過萃取的方式，直接將鎳鈷鋅這三種有價金屬提取出來，剩下其它低價雜質金屬留在水溶液中。該方法避免了不同金屬雜質在除雜時對整個體系的影響，減少了對有價金屬的除雜損失率，同時因為有機萃取劑是可以重復使用的，這將大大降低回收成本，且該工藝操作簡單，效率高，易實現(xiàn)全程自動化。
[0015]3.經(jīng)過萃取步驟分離后的有機相通過無機強酸酸洗可以得到含Ni2+、Co2+和Zn2+的強酸無機鹽溶液，無需進一步分離精制結晶，即可直接用來生產(chǎn)球形氫氧化鎳，節(jié)約了大量元素分離，精制結晶的成本。

【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]一種制備含鎳鈷鋅離子的硫酸鹽的方法，按以下步驟進行:
[0018](I)將使用過的鎳氫電池破殼后得到的電芯破碎成粉體；
[0019](2)取Ikg電芯粉加入到30L由硫酸和氧化劑過氧化氫組成的混合溶液(其中硫酸濃度為0.5mol/L，過氧化氫濃度為0.8ml/g)中，加熱至60~65°C，持續(xù)攪拌4h，得到浸出液。浸出液濃度為:Nil2-17g/L,Co0.5-1.5g/L，Re3_6g/L，F(xiàn)e0.05-0.3g/L, Zn0.1-0.5g/L, Mn0.1-0.5g/L。PH 值約為 0.8-1.0。
[0020](3)用4mol/L的NaOH調節(jié)PH值至1.5，保持恒溫60°C，邊攪拌邊加入過量的無水硫酸鈉，即可將稀土元素以稀土硫酸鹽的形式沉淀出來。靜置，固液分離，得到去稀土溶液。[0021 ] (4)用4mol/L的NaOH調節(jié)去稀土溶液PH值至2.0,按有機相與水相溶液的體積比為3.5:1向其中加入PH值為3.0的萃取劑有機溶液，其中萃取劑為由萘磺酸與吡啶羧酸酯按摩爾比為1: 1.5進行混合的復配物，萃取劑有機溶液采用的有機溶劑為磺化煤油，采用4級逆流方式進行萃取，靜置，將有機相與水相分離。
[0022](5)按有機相與水相體積比為2:1向萃取步驟中最后分離得到的有機相溶液中加Λ 0.5mol/L的硫酸溶液，采用3級逆流方式的反萃取，靜置后將有機相與水相分離，取水相溶液得到包含Ni2+、Co2+和Zn2+的硫酸鹽溶液。
[0023]使用上述方法對使用過的鎳氫電池的有價金屬鎳鈷鋅的回收率達到99%以上，且制備得到的含鎳鈷鋅離子的硫酸鹽可以直接用于制備球形氫氧化鎳。
[0024]實施例2
[0025]一種制備含鎳鈷鋅離子的硫酸鹽的方法，其操作步驟同實施例相類似，不同之處在于:
[0026]1、步驟⑷中，按有機相與水相溶液的體積比為5:1向其中加入PH值為2.8的萃取劑有機溶液，其中萃取劑為由萘磺酸與吡啶羧酸酯按摩爾比為1:5進行混合的復配物，萃取劑有機溶液采用的有機溶劑為260號溶劑油；
[0027]2、步驟(5)中，有機相與水相體積比為3:1。
[0028]實施例3
[0029]一種制備含鎳鈷鋅離子的硫酸鹽的方法，按以下步驟進行:
[0030](I)將使用過的鎳氫電池破殼后得到的電芯破碎成粉體；
[0031](2)取Ikg電芯粉加入到30L由硫酸和氧化劑過氧化氫組成的混合溶液(其中硫酸濃度為0.5mol/L，過氧化氫濃度為0.8ml/g)中，加熱至60~65°C，持續(xù)攪拌4h，得到浸出液。浸出液濃度為:Nil2-17g/L,Co0.5-1.5g/L，Re3_6g/L，F(xiàn)e0.05-0.3g/L, Zn0.1-0.5g/L, Mn0.1-0.5g/L。PH 值約為 0.8-1.0。
[0032](3)用4mol/L的NaOH調節(jié)PH值至1.5，保持恒溫50°C，邊攪拌邊加入過量的無水硫酸鈉，即可將稀土元素以稀土硫酸鹽的形式沉淀出來。靜置，固液分離，得到去稀土溶液。
[0033](4)用4mol/L的NaOH調節(jié)去稀土溶液PH值至3.0,按有機相與水相溶液的體積比為6.5:1向其中加入PH值為3.2的萃取劑有機溶液，其中萃取劑為由萘磺酸鹽與吡啶羧酸酯按摩爾比為1:6進行混合的復配物，萃取劑有機溶液采用的有機溶劑為航空煤油和磺化煤油，采用5級逆流方式進行萃取，靜置，將有機相與水相分離。
[0034](5)按有機相與水相體積比為4:1向萃取步驟中最后分離得到的有機相溶液中加入1.5mol/L的硫酸溶液，采用5級逆流方式的反萃取，靜置后將有機相與水相分離，取水相溶液得到包含Ni2+、 Co2+和Zn2+的硫酸鹽溶液。
【權利要求】
1.一種制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法，其特征在于:采用已使用過的鎳氫電池作原料，原料電池經(jīng)拆解一粉碎電芯一電芯溶解一稀土沉淀得到去稀土后的水溶液一萃取一反萃取后得到； 所述萃取步驟:將去稀土后的水溶液PH值調整至2.0~3.0—按有機相與水相溶液的體積比為(3~6.5):1向其中加入PH值為2.5~3.5的萃取劑有機溶液——靜置后將有機相與水相分離；所述萃取劑為包含萘磺酸或萘磺酸鹽與吡啶羧酸酯的復配物的有機物，且復配物中萘磺酸或萘磺酸鹽與吡啶羧酸酯的摩爾比為1: (I~6);所述萃取劑有機溶液采用的有機溶劑為磺化煤油、260號溶劑油、航空煤油、EscaidllO或(:8~13的高碳醇中的一種或幾種； 所述反萃取步驟:按有機相與水相比為(2~4):1向萃取步驟中最后分離得到的有機相溶液中加入無機強酸水溶液一靜置后將有機相與水相分離，取水相溶液得到包含Ni2+、Co2+和Zn2+的強酸無機鹽溶液。
2.如權利要求1所述的制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法，其特征在于:所述萃取步驟采用3級以上的逆流方式的萃取。
3.如權利要求1或2所述的制備含鎳鈷鋅離子的強酸鹽的方法，其特征在于:所述反萃取步驟采用3級以 上的逆流方式的反萃取。
【文檔編號】C22B19/30GK104073637SQ201410282644
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】王一喬, 蔣慶來, 楊先鋒, 齊士博, 葛良知, 石建珍, 張洪濤, 歐騰蛟, 肖連生 申請人:先進儲能材料國家工程研究中心有限責任公司