利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法

摘要

本发明提供了一种利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，首先将废旧镍氢电池与碳粉经热处理后进行破碎——过筛得到活性物质粉，将活性物质粉浸出——过滤得到含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液，之后往含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液中加入高锰酸钾溶液与硫酸钠溶液反应后过滤得到高纯硫酸镍钴铝混合溶液，将高纯硫酸镍钴铝混合溶液与氨水进行络合，之后将络合产物、氢氧化钠与碳酸钠混合溶液和需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴或/和硫酸铝溶液分别滴加到55～70℃且装有氨水的反应容器中进行反应，其中反应容器中混合溶液的PH控制为11.7～11.8，将反应产物经静置陈化——过滤——洗涤——干燥后制得α球镍。本发明方法，工艺简单、新颖，污染较小，产品纯度高。

权利要求

1.一种利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，其特征在于：按以下步骤进行，(a)将废旧镍氢电池与碳粉经热处理后进行破碎——过筛，得到活性物质粉，将活性物质粉经双氧水和硫酸浸出——过滤得到含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液；碳粉的有效含碳量为80％以上，碳粉的用量为废旧镍氢电池重量的5～10％；

(b)将步骤(a)得到的含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液加热至80～98℃，之后往其中加入高锰酸钾溶液与硫酸钠溶液并通过加入氢氧化钠溶液或/和碳酸钠溶液控制反应溶液pH不超过3.5，搅拌并保温后，将反应产物过滤得到高纯硫酸镍钴铝混合溶液；高锰酸钾与

2+ 2+

含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液中Mn 加Fe 的摩尔比为13:15，硫酸钠与含镍、钴、锰、铝

2+

离子的硫酸盐溶液中Re 的摩尔比为2:3，保温时间控制为1～4h；

(c)将步骤(b)得到的高纯硫酸镍钴铝混合溶液与氨水进行络合，之后将络合产物、氢氧化钠与碳酸钠混合溶液和需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴或/和硫酸铝溶液分别滴加到温度为55～70℃且装有氨水的反应容器中进行反应，其中反应容器中混合溶液的pH控制为

11.7～11.8，将反应产物经静置陈化——过滤——洗涤——干燥后制得α球镍；

所述步骤(c)中，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合溶

2+ 2+ 3+

液中Ni 、Co 加Al 的摩尔比为2～3：1，装在反应容器中的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合溶

2+ 2+ 3+

液中Ni 、Co 加Al 的摩尔比为0.5～1：1，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨水、装在反应容器中的氨水的摩尔浓度均为0.3～2mol/L；需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴或/和硫

3+ 2+ 3+ 2+ 2+

酸铝溶液的用量按反应容器中混合溶液的mol[Al +Co ]/mol[Al +Co +Ni ]为15％～

20％计算。

2.如权利要求1所述的利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，其特征在于：所述步骤(c)中，氢氧化钠与碳酸钠混合溶液的制备工艺具体为：按每100ml1～3mol/L的氢氧化钠溶液中加入2～6g碳酸钠固体的比例混合均匀制得氢氧化钠与碳酸钠混合溶液。

3.如权利要求1或2所述的利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，其特征在于：所述步骤(a)中，热处理工艺具体为：将废旧镍氢电池与碳粉置于400～600℃的热处理设备中2～6h。

说明书

利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法。

背景技术

[0002] 环境污染和石油能源危机问题共同推动了节能与新能源汽车的发展。随着国内混合动力汽车的快速发展，镍氢动力电池的使用量也将逐渐增大。但镍氢动力电池均有一定
的使用寿命，使用一段时间后需要更换产生较多的废旧镍氢电池，而废旧电池中含有金属
镍、钴、锰、铝、稀土等，这些元素不做处理则会对自然环境和人类健康产生较大威胁，且会
产生较大的资源浪费。传统的废旧镍氢电池经过预处理后，会主要针对分选出活性物质粉
进行回收处理，当前做法较多的是采用湿法浸出、化学除杂、萃取等工艺，将废旧电池中的
镍、钴、锰分别回收为镍钴锰盐，这样的做法回收流程长，回收价值低。

发明内容

[0003] 本发明旨在提供一种工艺简单、新颖、产品纯度高、污染较小的利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法。

[0004] 本发明通过以下方案实现：

[0005] 一种利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，按以下步骤进行，

[0006] (a)将废旧镍氢电池与碳粉经热处理后进行破碎——过筛，得到活性物质粉，将活性物质粉经双氧水和硫酸浸出——过滤得到含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液；一般情况
下，在过筛前先通过磁选分离出铁材料，之后过筛，筛上物主要为隔膜及塑料，筛下物为活
性物质粉，其成分主要含镍、钴、锰、铝、稀土及少量的铁；浸出步骤可过滤去除碳及少量裂
解后的有机物得到以镍、钴、锰、铝为主的硫酸盐溶液，浸出按常规工艺进行，具体为：将活
性物质粉置于温度为65～70℃的双氧水与硫酸的混合液中搅拌4h以上，搅拌转速控制为95
～100rpm，其中双氧水与硫酸的混合液的用量按照20g活性物质粉需要1L双氧水与硫酸的
混合液计算，双氧水的用量按1g活性物质粉需要0.4ml双氧水计算，硫酸的初始摩尔浓度为
1mol/L，浸出后过滤得到的滤渣烘干即可，烘干温度一般控制为70℃左右；

[0007] (b)将步骤(a)得到的含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液加热至80～98℃，之后往其中加入一定量的高锰酸钾溶液与硫酸钠溶液并通过加入氢氧化钠溶液或/和碳酸钠溶液
控制反应溶液PH不超过3.5，搅拌并保温(即温度为80～98℃)一定时间后，将反应产物过滤
得到高纯硫酸镍钴铝混合溶液；此步骤过滤得到的滤渣主要为二氧化锰渣、铁矾渣和稀土
复盐渣；

[0008] (c)将步骤(b)得到的高纯硫酸镍钴铝混合溶液与氨水进行络合，之后将络合产物、氢氧化钠与碳酸钠混合溶液和需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴或/和硫酸铝溶液分别滴
加到温度为55～70℃且装有氨水的反应容器中进行反应，其中反应容器中混合溶液的PH控
制为11.7～11.8，将反应产物经静置陈化——过滤——洗涤——干燥后制得α球镍。氢氧化
钠与碳酸钠混合溶液，用于调节反应容器中混合溶液的PH；其中静置陈化、过滤、洗涤、干燥
工艺按现有制备α球镍中的静置陈化、过滤、洗涤、干燥工艺进行。

[0009] 所述步骤(c)中，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨水与高纯硫酸镍钴铝混2+ 2+ 3+ 2+ 2+ 3+
合溶液中Ni 、Co 加Al 的摩尔比为2～3：1，即mol[NH3H2O]：mol[Ni +Co +Al ]＝2～3：1，
2+ 2+ 3+
装在反应容器中的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合溶液中Ni 、Co 加Al 的摩尔比为0.5～1：
2+ 2+ 3+
1，即mol[NH3H2O]：mol[Ni +Co +Al ]＝0.5～1：1，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨
水、装在反应容器中的氨水的摩尔浓度均为0.3～2mol/L；需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴
3+ 2+ 3+ 2+ 2+
或/和硫酸铝溶液的用量按反应容器中混合溶液的mol[Al +Co ]/mol[Al +Co +Ni ]为
15％～20％计算。

[0010] 所述步骤(c)中，氢氧化钠与碳酸钠混合溶液的制备工艺具体为：按每100ml1～3mol/L的氢氧化钠溶液中加入2～6g碳酸钠固体的比例混合均匀制得氢氧化钠与碳酸钠混
合溶液。

[0011] 所述步骤(a)中，碳粉的有效含碳量为80％以上，碳粉的用量为废旧镍氢电池重量的5～10％。

[0012] 所述步骤(b)中，高锰酸钾与含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液中Mn2+加Fe2+的摩2+
尔比为13:15，硫酸钠与含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液中Re 的摩尔比为2:3，保温时间
控制为1～4h。

[0013] 所述步骤(a)中，热处理工艺具体为：将废旧镍氢电池与碳粉置于400～600℃的热处理设备中2～6h。该步骤可防止铁元素等被氧化，避免影响后续铁的物理磁选。

[0014] 本发明的利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，直接将回收得到的活性物质粉浸出液经高锰酸钾溶液和硫酸钠溶液进行除铁、锰、稀土杂质后，得到高纯硫酸镍钴铝混
合溶液，之后将高纯硫酸镍钴铝混合溶液与氨水络合后置于反应容器中，并按要求通过补
入相应的硫酸镍、硫酸钴或/和硫酸铝溶液调节镍、钴、铝的比例，最终制得α球镍。本发明的
利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，工艺简单、新颖，产品纯度高，安全性高，污染小。

具体实施方式

[0015] 以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

[0016] 实施例1

[0017] 一种利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，按以下步骤进行，

[0018] (a)将废旧镍氢电池与重量为废旧镍氢电池重量的5％的有效含碳量为80％的碳粉置于温度为400℃的热处理设备中3h，取出冷却后进行破碎，之后先通过磁选分离出铁材
料，再过筛，筛上物主要为隔膜及塑料，筛下物为活性物质粉，其成分主要含镍、钴、锰、铝、
稀土及少量的铁；将活性物质粉经双氧水和硫酸浸出，浸出按常规工艺进行，具体为：将活
性物质粉置于温度为65℃的双氧水与硫酸的混合液中搅拌4h，搅拌转速控制为95rpm，其中
20g活性物质粉需要1L双氧水与硫酸的混合液，双氧水的用量按1g活性物质粉需要0.4ml双
氧水计算，硫酸的初始摩尔浓度为1mol/L，之后将混合物过滤得到滤渣和含镍、钴、锰、铝离
子的硫酸盐溶液，其中滤渣烘干即可，烘干温度一般控制为70℃左右；

[0019] (b)将步骤(a)得到的含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液加热至95℃，之后往其中加入一定量的高锰酸钾溶液与硫酸钠溶液并通过加入氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液控制反
2+ 2+
应溶液PH不超过3.5，其中高锰酸钾与含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液中Mn 加Fe 的摩
2+
尔比为13:15，硫酸钠与含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液中Re 的摩尔比为2:3，搅拌并保
温(即温度为95℃)1.5h后，将反应产物过滤得到高纯硫酸镍钴铝混合溶液；

[0020] (c)将步骤(b)得到的高纯硫酸镍钴铝混合溶液与摩尔浓度为2mol/L的氨水进行2+ 2+
络合，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合溶液中Ni 、Co 加
3+
Al 的摩尔比为2：1，之后将络合产物、氢氧化钠与碳酸钠混合溶液和需补入的相应的硫酸
镍、硫酸钴或/和硫酸铝溶液分别滴加到温度为70℃且装有摩尔浓度为2mol/L的氨水的反
2+ 2+ 3+
应容器中进行反应，装在反应容器中的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合溶液中Ni 、Co 加Al
的摩尔比为1：1，反应容器中混合溶液的PH控制为11.7，需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴或/
3+ 2+ 3+ 2+ 2+
和硫酸铝溶液的用量按反应容器中混合溶液的mol[Al +Co ]/mol[Al +Co +Ni ]为15％
计算，将反应产物经静置陈化——过滤——洗涤——干燥后制得α球镍，其中静置陈化、过
滤、洗涤、干燥工艺按现有制备α球镍中的静置陈化、过滤、洗涤、干燥工艺进行。

[0021] 步骤(c)中，氢氧化钠与碳酸钠混合溶液预先制备好，其制备工艺具体为：按每100ml 1mol/L的氢氧化钠溶液中加入3g碳酸钠固体的比例混合均匀制得氢氧化钠与碳酸
钠混合溶液。

[0022] 实施例2

[0023] 一种利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法，其步骤与实施例1中的利用废旧镍氢电池回收制备α球镍的方法的步骤基本相同，其不同之处在于：

[0024] 1、步骤(a)中，碳粉的重量为废旧镍氢电池重量的10％，热处理设备的温度为600℃，热处理时间控制为6h；

[0025] 2、步骤(b)中，将步骤(a)得到的含镍、钴、锰、铝离子的硫酸盐溶液加热至80℃，保温时间控制为4h；

[0026] 3、步骤(c)中，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合2+ 2+ 3+
溶液中Ni 、Co 加Al 的摩尔比为3：1，装在反应容器中的氨水与高纯硫酸镍钴铝混合溶液
2+ 2+ 3+
中Ni 、Co 加Al 的摩尔比为0.5：1，与高纯硫酸镍钴铝混合溶液相络合的氨水、装在反应
容器中的氨水的摩尔浓度均为0.5mol/L；需补入的相应的硫酸镍、硫酸钴或/和硫酸铝溶液
3+ 2+ 3+ 2+ 2+
的用量按反应容器中混合溶液的mol[Al +Co ]/mol[Al +Co +Ni ]为20％计算，反应容
器的温度为55℃，反应容器中混合溶液的PH控制为11.8；氢氧化钠与碳酸钠混合溶液的制
备工艺具体为：按每100ml 3mol/L的氢氧化钠溶液中加入6g碳酸钠固体的比例混合均匀制
得氢氧化钠与碳酸钠混合溶液。