CN114262806A - 一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，属于电池回收技术领域。本发明的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法包括步骤：破碎磨细、消解、蒸发结晶、萃取、沉淀和煅烧。本发明通过蒸发结晶的方法回收溶液中的锆，能有效避免传统工艺中萃取过程中产生大量有害废气和有机废水操作简单避免有害气体的产生，有利于环境保护；蒸发结晶回收高的回收率高，可直接做成产品出售，反应时间短，工艺路线短，操作简单；蒸发结晶过程中大部分锆与钪实现了初步分离，简化了后续钪的提纯过程。

Description

一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法
技术领域
本发明涉及一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，属于电池回收技术领域。
背景技术
电固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是先进陶瓷材料的一种重要应用，能通过高温电化学反应,直接将燃料中的化学能转换为电能，具有发电效率高、安静无噪音、绿色低排放、燃料来源广泛等优点，是实现我国化石能源清洁利用的有效途径。目前多个发达国家已开发出商用的SOFC发电系统，但我国的SOFC产业与其相比仍有一定差距。
SOFC被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池一样得到广泛普及应用的一种燃料电池，为了实现资源的循环利用，对使用后的固体氧化物燃料电池废料进行回收是至关重要的，因此，研究开发一种简单、快速的处理固体氧化物燃料电池的方法，对于固体燃料电池领域的发展具有十分重要的意义。废旧的燃料电池含有约10％氧化钪、约10％氧化镧、约70％氧化锆和剩余的其它燃料电池材料，如镍、锶和锰。因此，钪和锆的回收具有较高价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法。本发明将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细后，采用消解-蒸发-结晶-离心-萃取-沉淀-煅烧的方法，将里面的有价金属锆、钪进行单独回收。本工艺技术流程简单安全，具有锆、钪回收率高、批次处理量大、环境污染少、能将有价金属完全分离回收等优点。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，包括以下步骤：
(1)破碎磨细：将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细，得废旧固体氧化物燃料电池粉末；
(2)消解：将废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸按一定的固液比拌和加热后降温水浸，得水浸液；
(3)蒸发结晶：将水浸液蒸发结晶后降温离心，得硫酸铪晶体；
(4)萃取：将步骤(3)离心后的母液加入萃取剂进行萃取，再加入氢氧化钠反萃取后用盐酸溶解，过滤得氯化钪溶液；
(5)沉淀：将氯化钪溶液升温至50～70℃并加入草酸反应1～2h，过滤、洗涤得草酸钪；
(6)煅烧：将草酸钪煅烧得氧化钪。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述废旧固体氧化物燃料电池粉末的目数为200目以下。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸的固液比为废旧固体氧化物燃料电池粉末：浓硫酸＝1：2～4。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述步骤(2)中的拌和加热温度为220～300℃，反应时间为4～5h。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述步骤(3)中的蒸发结晶温度为100～150℃，蒸发结晶时间为5～10h。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述萃取剂为P204、TBP和煤油的混合液。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述用于反萃取的氢氧化钠的浓度为80～120g/L。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述草酸的浓度为80～100g/L。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述草酸的加入量为化学计量理论量的1.2～1.5倍。
作为本发明所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的优选实施方式，所述步骤(6)的煅烧温度为700～850℃，煅烧时间为2～6h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)通过蒸发结晶的方法回收溶液中的锆，能有效避免传统工艺中萃取过程中产生大量有害废气和有机废水操作简单避免有害气体的产生，有利于环境保护；(2)蒸发结晶回收高的回收率高，可直接做成产品出售，反应时间短，工艺路线短，操作简单；(3)蒸发结晶过程中大部分锆与钪实现了初步分离，简化了后续钪的提纯过程。
附图说明
图1为本发明废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例的一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，包括以下步骤：将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细至195目；将废旧固体氧化物燃料电池粉末加入到反应釜中，按废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸的固液比为1：4加入浓硫酸，开启搅拌和加热，升温至250℃，恒温反应5小时，关闭加热，待温度降至150℃以下时，水浸，得到水浸液；将水浸液升温至120℃蒸发结晶，反应8h，降温离心，得到硫酸锆晶体，锆的回收率为96.8％；采用P204、TBP和煤油对离心后的母液进行萃取，再用80g/L的氢氧化钠反萃取得到氢氧化钪，用盐酸溶解氢氧化钪，过滤得到氯化钪溶液；将氯化钪溶液升温至70℃，再将80g/L的草酸加入氯化钪溶液中，加入草酸的量为化学计量理论量的1.2倍，反应2h，过滤、洗涤得到草酸钪；将草酸钪在850℃条件下煅烧3h，获得99.05％氧化钪，钪的回收率为97.5％。
实施例2
本发明实施例的一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，包括以下步骤：将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细至190目；将废旧固体氧化物燃料电池粉末加入到反应釜中，按废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸的固液比为1：3加入浓硫酸，开启搅拌和加热，升温至250℃，恒温反应5小时，关闭加热，待温度降至150℃以下时，水浸，得到水浸液；将水浸液升温至150℃蒸发结晶，反应8h，降温离心，得到硫酸锆晶体，锆的回收率为96.5％；采用P204、TBP和煤油对离心后的母液进行萃取，再用80g/L的氢氧化钠反萃取得到氢氧化钪，用盐酸溶解氢氧化钪，过滤得到氯化钪溶液；将氯化钪溶液升温至50℃，再将100g/L的草酸加入氯化钪溶液中，加入草酸的量为化学计量理论量的1.2倍，反应1h，过滤、洗涤得到草酸钪；将草酸钪在700℃条件下煅烧5h，获得99.23％氧化钪，钪的回收率为98.5％。
实施例3
本发明实施例的一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，包括以下步骤：将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细至190目；将废旧固体氧化物燃料电池粉末加入到反应釜中，按废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸的固液比为1：4加入浓硫酸，开启搅拌和加热，升温至250℃，恒温反应5小时，关闭加热，待温度降至150℃以下时，水浸，得到水浸液；将水浸液升温至150℃蒸发结晶，反应8h，降温离心，得到硫酸锆晶体，锆的回收率为95.8％；采用P204、TBP和煤油对离心后的母液进行萃取，再用80g/L的氢氧化钠反萃取得到氢氧化钪，用盐酸溶解氢氧化钪，过滤得到氯化钪溶液；将氯化钪溶液升温至60℃，再将90g/L的草酸加入氯化钪溶液中，加入草酸的量为化学计量理论量的1.3倍，反应2h，过滤、洗涤得到草酸钪；将草酸钪在800℃条件下煅烧6h，获得99.15％氧化钪，钪的回收率为97.2％。
实施例4
本发明实施例的一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，包括以下步骤：将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细至195目；将废旧固体氧化物燃料电池粉末加入到反应釜中，按废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸的固液比为1：2加入浓硫酸，开启搅拌和加热，升温至300℃，恒温反应4小时，关闭加热，待温度降至150℃以下时，水浸，得到水浸液；将水浸液升温至100℃蒸发结晶，反应10h，降温离心，得到硫酸锆晶体，锆的回收率为95.1％；采用P204、TBP和煤油对离心后的母液进行萃取，再用120g/L的氢氧化钠反萃取得到氢氧化钪，用盐酸溶解氢氧化钪，过滤得到氯化钪溶液；将氯化钪溶液升温至60℃，再将90g/L的草酸加入氯化钪溶液中，加入草酸的量为化学计量理论量的1.5倍，反应1.5h，过滤、洗涤得到草酸钪；将草酸钪在800℃条件下煅烧2h，获得99.35％氧化钪，钪的回收率为96.2％。
本发明的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，能高效处理废旧固体氧化物燃料电池，过程中钪的损失率低，对锆钪进行了较好的分离，这对回收钪和锆有重要的意义；该方法也降低了固体氧化物燃料电池废料回收锆过程生产废气和有机废水难处理问题。本工艺技术流程简单，具有回收率高、成本低、产品纯度高等优点。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)破碎磨细：将废旧固体氧化物燃料电池破碎磨细，得废旧固体氧化物燃料电池粉末；
(2)消解：将废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸拌和加热后降温水浸，得水浸液；
(3)蒸发结晶：将水浸液蒸发结晶后降温离心，得硫酸铪晶体；
(4)萃取：将步骤(3)离心后的母液加入萃取剂进行萃取，再加入氢氧化钠反萃取后用盐酸溶解，过滤得氯化钪溶液；
(5)沉淀：将氯化钪溶液升温至50～70℃并加入草酸反应1～2h，过滤、洗涤得草酸钪；
(6)煅烧：将草酸钪煅烧得氧化钪。
2.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述废旧固体氧化物燃料电池粉末的目数为200目以下。
3.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述废旧固体氧化物燃料电池粉末与浓硫酸的固液比为废旧固体氧化物燃料电池粉末：浓硫酸＝1：2～4。
4.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的拌和加热温度为220～300℃，反应时间为4～5h。
5.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的蒸发结晶温度为100～150℃，蒸发结晶时间为5～10h。
6.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述萃取剂为P204、TBP和煤油的混合液。
7.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述用于反萃取的氢氧化钠的浓度为80～120g/L。
8.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述草酸的浓度为80～100g/L。
9.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述草酸的加入量为化学计量理论量的1.2～1.5倍。
10.根据权利要求1所述的废旧固体氧化物燃料电池中回收钪和锆的方法，其特征在于，所述步骤(6)的煅烧温度为700～850℃，煅烧时间为2～6h。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114736537A (zh) * 2022-05-18 2022-07-12 重庆思必水处理材料有限公司 一种金红石型钛白粉包膜用液体硫酸锆水解产物的回收利用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB606681A (en) * 1944-05-11 1948-08-18 Produits Chim Terres Rares Soc An improved method for obtaining industrially pure double sodium zirconium sulphates
CN102127641A (zh) * 2010-07-20 2011-07-20 湖南稀土技术开发有限公司 钛白废水中钪钛的回收方法
CN103060581A (zh) * 2013-01-11 2013-04-24 湖南宝盈新材料有限公司 钛白生产废酸中钪的萃取回收方法
CN103466700A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 江西晶安高科技股份有限公司 一种利用碳酸锆生产废水制备四水硫酸锆的方法
CN104342559A (zh) * 2014-10-17 2015-02-11 湖南稀土金属材料研究院 从氧氯化锆废液中综合回收多种元素的方法
CN104630489A (zh) * 2015-02-12 2015-05-20 湖南稀土金属材料研究院 从氯氧化锆母液中回收氧化钪的方法
CN111422905A (zh) * 2020-04-02 2020-07-17 绵竹市金坤化工有限公司 一种硫酸锆的制备方法
CN112708768A (zh) * 2021-01-13 2021-04-27 广东先导稀材股份有限公司 一种固态氧化物燃料电池高铬废料的预处理方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB606681A (en) * 1944-05-11 1948-08-18 Produits Chim Terres Rares Soc An improved method for obtaining industrially pure double sodium zirconium sulphates
CN102127641A (zh) * 2010-07-20 2011-07-20 湖南稀土技术开发有限公司 钛白废水中钪钛的回收方法
CN103060581A (zh) * 2013-01-11 2013-04-24 湖南宝盈新材料有限公司 钛白生产废酸中钪的萃取回收方法
CN103466700A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 江西晶安高科技股份有限公司 一种利用碳酸锆生产废水制备四水硫酸锆的方法
CN104342559A (zh) * 2014-10-17 2015-02-11 湖南稀土金属材料研究院 从氧氯化锆废液中综合回收多种元素的方法
CN104630489A (zh) * 2015-02-12 2015-05-20 湖南稀土金属材料研究院 从氯氧化锆母液中回收氧化钪的方法
CN111422905A (zh) * 2020-04-02 2020-07-17 绵竹市金坤化工有限公司 一种硫酸锆的制备方法
CN112708768A (zh) * 2021-01-13 2021-04-27 广东先导稀材股份有限公司 一种固态氧化物燃料电池高铬废料的预处理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114736537A (zh) * 2022-05-18 2022-07-12 重庆思必水处理材料有限公司 一种金红石型钛白粉包膜用液体硫酸锆水解产物的回收利用方法

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