CN114214518A - 一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，该方法是指首先将废旧镍氢电池进行预处理，得到正负极碎片混合物；然后将所述正负极碎片混合物、活性炭和氟化钙加入石墨坩埚中搅拌均匀；最后将坩埚放入电阻炉中升温熔炼，分别得到镍铁合金和炉渣。本发明工艺流程简单，以活性炭做还原剂、氟化钙为造渣体系，与经过预处理的废旧镍氢电池一起进行熔炼，使废旧镍氢电池中的有价金属镍最终形成镍铁合金，而稀土元素则转入矿渣中可进一步回收。

Description

一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法
技术领域
本发明涉及镍氢电池技术领域，尤其涉及一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法。
背景技术
镍氢电池主要应用在混合动力汽车（HEV）和消费类电器产品两大领域，在HEV领域占据90%以上的应用份额。中国稀土学会副秘书长张安文在“第六届中国包头稀土产业论坛”上表示，在今后的5~10年内，镍氢电池仍是电动汽车用电池的主流，会以每年10%左右的速度增长。根据《节能与新能源汽车产业发展规划（2011-2020年）》，在2011-2020年的十年间，中央财政投入约1000亿元，其中约200亿元用于推广混合动力汽车为重点的节能汽车。预计新能源汽车2025年累计产销量将达到1000万辆，混合动力乘用车预计占乘用车年产销量的25%以上。预计HEV达到250万辆计算，按照普锐斯每辆车采用168个6.5Ah镍氢电池作为动力电池，消耗储氢合金约5KG计算，年消耗合金将达1.25万吨，HEV的发展将为稀土储氢合金开辟一个巨大的应用市场。
然而，使用几年以后，镍氢电池的寿命就到了终点。HEV动力电池寿命在3~8年之间，可以预见，今后动力电池的回收循环利用将成为新型产业，回收循环利用废旧电池中的镍、钴及稀土等有价金属，不仅可以带来巨大的环境效益，同时也将带来可观的经济效益和社会效益，同时还能有效控制电池成本，也能为混合动力汽车的普及起到正向的积极效应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、高效的废旧镍氢电池中有价金属的回收方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，其特征在于：该方法是指首先将废旧镍氢电池进行预处理，得到正负极碎片混合物；然后将所述正负极碎片混合物、活性炭和氟化钙加入石墨坩埚中搅拌均匀；最后将坩埚放入电阻炉中升温熔炼，分别得到镍铁合金和炉渣。
所述正负极碎片混合物的尺寸小于0.5cm×0.5cm。
所述活性炭的加入量为所述正负极碎片混合物重量的5%~25%。
所述氟化钙的加入量为所述正负极碎片混合物重量的10%~50%。
所述电阻炉为普通电阻炉，其熔炼条件是指常压、温度为1200℃~1600℃、保温时间为0.5~3小时、无气氛保护。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以活性炭做还原剂、氟化钙为造渣体系，与经过预处理的废旧镍氢电池一起进行熔炼，使废旧镍氢电池中的有价金属镍最终形成镍铁合金，而稀土元素则转入矿渣中可进一步回收。
2、本发明工艺流程简单，且可在普通电阻炉中进行，无需保护气氛，反应过程在常压下进行即可。
3、采用本发明方法后，废旧镍氢电池经火法熔炼后得到镍铁合金和稀土渣，镍、钴、铁和稀土元素的回收率均在99%以上，合金中稀土去除率也达到99%以上。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，该方法是指首先将废旧镍氢电池进行破壳、破碎等预处理，得到尺寸小于0.5cm×0.5cm的正负极碎片混合物；然后将正负极碎片混合物、活性炭和氟化钙加入石墨坩埚中搅拌均匀，其中活性炭的加入量为正负极碎片混合物重量的5%~25%，氟化钙的加入量为正负极碎片混合物重量的10%~50%。最后将坩埚放入普通电阻炉中，在常压、温度为1200℃~1600℃、保温时间为0.5~3小时、无气氛保护的条件下进行升温熔炼，镍氢电池中的有价金属元素镍、钴、铁沉降形成镍铁合金和，而稀土元素遗留在炉渣中，从而达到稀土元素与有价金属元素镍、钴、铁分离的目的。
实施例1
取一支废旧镍氢电池电芯，用剪刀将正负极片剪切成小于0.5cm×0.5cm的碎片，称取活性炭量为废旧镍氢电池正负极碎片500g，称取活性炭90g，活性炭用量为废旧镍氢电池正负极碎片重量的16%，称取氟化钙125g，氟化钙用量为废旧镍氢电池正负极碎片重量的25%。将上述三种物料加入石墨坩埚中，并搅拌均匀，将坩埚放入电阻炉中，设置电阻炉的升温工步，最高温度控制在1550℃，保温时间为1h。实验结束待炉内物料温度降至室温后，取样检测合金及渣中各元素的含量，结果见表1，最终得到镍钴铁的回收率均在99%以上，且稀土的去除率也在99%以上。
表1 实施例1镍铁合金及稀土渣中各元素的含量
Figure 759407DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
取10kg废旧镍氢电池，破壳后去除钢制外壳，取出电芯，将电芯拆解后得到正负极极片，用破碎机将正负极片剪切成小于0.5cm×0.5cm的碎片，称取活性炭1.2kg，活性炭用量为废旧镍氢电池正负极碎片重量的15%，称取氟化钙2kg，氟化钙用量为废旧镍氢电池正负极碎片重量的25%。将上述三种物料加入石墨坩埚中，并搅拌均匀，将坩埚放入电阻炉中，设置电阻炉的升温工步，最高温度控制在1500℃，保温时间为1h。实验结束待炉内物料温度降至室温后，取样检测合金及渣中各元素的含量，结果见表2，最终得到镍钴铁的回收率均在99%以上，且稀土的去除率也在99%以上。
表2 实施例2镍铁合金及稀土渣中各元素的含量
Figure 470968DEST_PATH_IMAGE002

Claims (5)

1.一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，其特征在于：该方法是指首先将废旧镍氢电池进行预处理，得到正负极碎片混合物；然后将所述正负极碎片混合物、活性炭和氟化钙加入石墨坩埚中搅拌均匀；最后将坩埚放入电阻炉中升温熔炼，分别得到镍铁合金和炉渣。
2.如权利要求1所述的一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，其特征在于：所述正负极碎片混合物的尺寸小于0.5cm×0.5cm。
3.如权利要求1所述的一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，其特征在于：所述活性炭的加入量为所述正负极碎片混合物重量的5%~25%。
4.如权利要求1所述的一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，其特征在于：所述氟化钙的加入量为所述正负极碎片混合物重量的10%~50%。
5.如权利要求1所述的一种废旧镍氢电池中有价金属的回收方法，其特征在于：所述电阻炉为普通电阻炉，其熔炼条件是指常压、温度为1200℃~1600℃、保温时间为0.5~3小时、无气氛保护。
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