CN110106430A - 利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，将废旧镍氢电池进行破碎并分选得到正负极活性物质粉、隔膜、镍材料和铁材料，将铁材料置于温度为1300～1550℃的高频炉中进行熔炼并搅拌，之后往高频炉内加入电极碳碳氧反应得到合金中间体，接着往高频炉内的合金中间体中加入硫化亚铁并控制高频炉温度为1400～1650℃，搅拌捞渣后制得合金半成品，依据合金半成品中各金属元素的质量含量与制备铝镍钴永磁合金所需各金属元素的质量含量的偏差值，向合金半成品中补入相应纯金属，纯金属在高频炉中完全熔化后搅拌均匀，之后浇铸形成铸件，将铸件经清砂——退火——磁场热处理——磨加工后得到铝镍钴永磁合金。本发明方法，工艺简单、新颖，回收价值较高。

Description

利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法
技术领域
本发明涉及一种利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法。
背景技术
随着我国新能源汽车行业的快速发展，退役动力电池的回收将成为重要的新兴领域，上游原材料需求大幅上涨，引发世界各国抢夺镍、钴等原材料。镍氢电池作为混动车的核心动力，其废旧电池的量逐年增长，而且废旧镍氢电池中的镍、铁含量都较高。传统的镍氢电池回收方法在预处理得到铁材料时，一般经过湿法浸出——硫酸钠沉稀土——除铁——萃取——结晶等工序进行回收处理，其流程长，投资较大，产品附加值低。
发明内容
本发明旨在提供一种工艺简单、新颖、回收价值较高的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法。
本发明通过以下方案实现：
一种利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，按以下步骤进行，
(a)将废旧镍氢电池进行破碎并分选得到正负极活性物质粉、隔膜、镍材料和铁材料；破碎包括粗破、细破两个步骤，破碎后的物料分选时，颗粒较细的正负极活性物质粉先被筛分出来，之后将剩余物料再通过重力分选出隔膜，最后将剩余物料通过改变磁场强度的方式，分选出镍材料和铁材料；所述铁材料中，铁质量含量为60～83％，镍质量含量为5～15％，钴质量含量为0.1～10％，稀土质量含量为1～5％；
(b)将步骤(a)中分选得到的铁材料置于温度为1300～1550℃的高频炉中进行熔炼并搅拌均匀，之后往高频炉内加入电极碳碳氧反应一定时间得到合金中间体；一般铁材料在高频炉中熔炼30～60min即可完全熔化；
(c)往高频炉内的合金中间体中加入硫化亚铁并控制高频炉温度为1400～1650℃，搅拌捞渣一定时间后制得合金半成品；实际生产过程中，高频炉的温度一般不会进行降温调整，也就是说，假如步骤(b)中的高频炉的温度控制为1450℃，则步骤(c)中的高频炉的温度保持为1450℃或者往上调整；
(d)依据步骤(c)制得的合金半成品中各金属元素的质量含量与制备铝镍钴永磁合金所需各金属元素的质量含量的偏差值，向合金半成品中补入相应纯金属，纯金属在高频炉中完全熔化后搅拌均匀，之后浇铸形成铸件，将铸件经清砂——退火——磁场热处理——磨加工后得到铝镍钴永磁合金。铝镍钴永磁合金有多种规格多种标准，其所需的金属元素的质量含量也有所不同，在具体制备时，补入的纯金属的用量可根据各标准中铝镍钴永磁合金的所需各金属元素的质量含量进行具体计算得出。例如，合金半成品中镍金属元素的质量含量低于制备铝镍钴永磁合金所需镍金属元素的质量含量，则补入纯镍金属。考虑到熔化速度，补入的相应纯金属为小块或粉末状。
进一步地，所述步骤(b)中，电极碳的加入质量为铁材料质量的15～20％，碳氧反应的时间控制为30～60min。电极碳中的碳含量一般≥99.9％。
进一步地，所述步骤(c)中，硫化亚铁的加入质量为合金中间体质量的3～5％，搅拌捞渣的时间控制为30～45min。一般情况下，所述硫化亚铁为分析纯，主成分FeS含量＞80％。
进一步地，所述步骤(d)中，高频炉的温度控制为1600～1650℃，浇铸的温度比高频炉的温度高50℃。步骤(d)中的清砂、退火、磁场热处理、磨加工为制备铝镍钴永磁合金的常规工艺。
本发明的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，工艺简单、新颖，生产效率快，回收合金产品纯度高，可用于仪器仪表、电机、电声器件、磁力机械等领域。本发明的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，安全性高，污染小，适用于大规模处理回收废旧镍氢电池。
具体实施方式
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。
实施例1
一种利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，按以下步骤进行，
(a)将废旧镍氢电池进行破碎并分选得到正负极活性物质粉、隔膜、镍材料和铁材料；破碎包括粗破、细破两个步骤，破碎后的物料分选时，颗粒较细的正负极活性物质粉先被筛分出来，之后将剩余物料再通过重力分选出隔膜，最后将剩余物料通过改变磁场强度的方式，分选出镍材料和铁材料；经检测，铁材料中，铁质量含量为80％，镍质量含量为8％，钴质量含量为8％，稀土质量含量为3％；
(b)将步骤(a)中分选得到的铁材料置于温度为1550℃的高频炉中进行熔炼30min并搅拌均匀，之后往高频炉内加入铁材料质量的20％的电极碳碳氧反应40min得到合金中间体，其中电极碳中的碳含量≥99.9％；
(c)往高频炉内的合金中间体中加入合金中间体质量的5％的分析纯硫化亚铁并控制高频炉温度为1600℃，硫化亚铁的主成分FeS含量＞80％，搅拌捞渣45min后制得合金半成品；检测合金半成品的各金属元素质量含量，具体数据见表1：
表1合金半成品各金属元素的质量含量
元素名称 Fe Ni Co
质量含量(％) 75.17 12.63 11.43
(d)依据步骤(c)制得的合金半成品中各金属元素的质量含量与制备GB4753-1984的LNG16标准的铝镍钴永磁合金所需各金属元素的质量含量的偏差值，向合金半成品中补入相应纯金属小块即纯铝、纯镍、纯钴、纯钛、纯铜金属小块，纯金属小块在温度为1600℃的高频炉中完全熔化后搅拌均匀，之后在1650℃下浇铸形成铸件，将铸件经清砂——退火——磁场热处理——磨加工后得到铝镍钴永磁合金。
将实施例1制备得到的铝镍钴永磁合金进行成分含量检测，具体数据见表2，从表2中数据可看出，实施例1制备得到的铝镍钴永磁合金符合GB4753-1984的LNG16标准。
表2实施例1制备得到的铝镍钴永磁合金的成分含量
元素名称 Al Ni Co Ti Cu Fe
质量分数(％) 9.56 20.0 14.9 0.5 4.1 余量
实施例2
一种利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，其步骤与实施例1的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法的步骤基本相同，其不同之处在于：
1、步骤(a)中，经检测，铁材料中，铁质量含量为80％，镍质量含量为15％，钴质量含量为0.1％，稀土质量含量为5％；
2、步骤(b)中，高频炉的温度控制为1300℃，熔炼时间控制为60min；电极碳的加入质量为铁材料质量的15％，碳氧反应时间控制为60min；
3、步骤(c)中，高频炉的温度控制为1400℃，硫化亚铁的加入质量为合金中间体质量的3％，搅拌捞渣时间控制为30min，检测合金半成品的各金属元素质量含量，具体数据见表3：
表3合金半成品各金属元素的质量含量
元素名称 Fe Ni
质量含量(％) 75.17 20.63
4、步骤(d)中，依据步骤(c)制得的合金半成品中各金属元素的质量含量与制备GB4753-1984的LN9标准的铝镍钴永磁合金所需各金属元素的质量含量的偏差值，向合金半成品中补入相应纯金属小块即纯铝、纯镍、纯铜金属小块，高频炉的温度控制为1650℃，浇铸温度控制为1700℃。
将实施例2制备得到的铝镍钴永磁合金进行成分含量检测，具体数据见表4，从表4中数据可看出，实施例2制备得到的铝镍钴永磁合金符合GB4753-1984的LN9标准。
表4实施例2制备得到的铝镍钴永磁合金的成分含量
元素名称 Al Ni Co Cu Fe
质量分数(％) 13 24 0.1 3 余量

Claims (5)

1.一种利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，其特征在于：按以下步骤进行，
(a)将废旧镍氢电池进行破碎并分选得到正负极活性物质粉、隔膜、镍材料和铁材料；
(b)将步骤(a)中分选得到的铁材料置于温度为1300～1550℃的高频炉中进行熔炼并搅拌均匀，之后往高频炉内加入电极碳碳氧反应一定时间得到合金中间体；
(c)往高频炉内的合金中间体中加入硫化亚铁并控制高频炉温度为1400～1650℃，搅拌捞渣一定时间后制得合金半成品；
(d)依据步骤(c)制得的合金半成品中各金属元素的质量含量与制备铝镍钴永磁合金所需各金属元素的质量含量的偏差值，向合金半成品中补入相应纯金属，纯金属在高频炉中完全熔化后搅拌均匀，之后浇铸形成铸件，将铸件经清砂——退火——磁场热处理——磨加工后得到铝镍钴永磁合金。
2.如权利要求1所述的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，其特征在于：所述步骤(b)中，电极碳的加入质量为铁材料质量的15～20％，碳氧反应的时间控制为30～60min。
3.如权利要求1所述的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，其特征在于：所述步骤(c)中，硫化亚铁的加入质量为合金中间体质量的3～5％，搅拌捞渣的时间控制为30～45min。
4.如权利要求3所述的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，其特征在于：所述硫化亚铁为分析纯，主成分FeS含量＞80％。
5.如权利要求1～4任一所述的利用废旧镍氢电池回收制备铝镍钴永磁合金的方法，其特征在于：所述步骤(d)中，高频炉的温度控制为1600～1650℃，浇铸的温度比高频炉的温度高50℃。
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