RU2506328C1 - Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей - Google Patents
Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506328C1 RU2506328C1 RU2012128373/02A RU2012128373A RU2506328C1 RU 2506328 C1 RU2506328 C1 RU 2506328C1 RU 2012128373/02 A RU2012128373/02 A RU 2012128373/02A RU 2012128373 A RU2012128373 A RU 2012128373A RU 2506328 C1 RU2506328 C1 RU 2506328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cadmium
- nickel
- solution
- ammonia
- batteries
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области вторичного получения цветных металлов. Способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей включает химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу. Отделяемый от осадка раствор при химической обработке проверяют на наличие в нем аммиакатов кадмия и/или никеля путем пробного воздействия на него сульфидами натрия или калия, а упомянутую проверку повторяют до отсутствия в растворе аммиакатов кадмия и/или никеля. Изобретение обеспечивает эффективное выделение гидроксидов кадмия и никеля из отработанных аккумуляторов и батарей, а также позволяет повысить экологическую безопасность процесса. 4 з.п. ф-лы, 2 пр.
Description
Изобретение относится к области вторичного получения цветных металлов, в частности из отработанных никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей.
Известен способ переработки отработанных пластин никелево-железных (кадмиевых) аккумуляторов (см., например, авторское свидетельство СССР №539087 с приоритетом от 1976 г., МПК: C22B 23/02), заключающийся в плавке этих пластин при температуре 1450-1575°C с получением никеля в виде сплава с железом, при этом кадмий возгоняется и выбрасывается с отходящими газами.
Известный способ предусматривает возможность извлечения никеля только в виде сплава с железом и для выделения никеля требуется проведение дополнительных технологических операций, а, кроме того, при таком способе переработки практически исключается возможность дальнейшего использования кадмия.
Наиболее близким аналогом - прототипом является способ переработки никель-кадмиевого скрапа (см., например, патент РФ №2164956 с приоритетом от 11.10.1999 г., МПК: C22B 7/00 и C22B 23/00), включающий предварительный нагрев скрапа и его окисление кислородом воздуха при температуре 690-900°C, после чего этот скрап охлаждают и подвергают магнитной сепарации, в результате которой получают магнитную и немагнитную фракции, затем из магнитной фракции путем воздействия на нее концентрированными растворами минеральных кислот выщелачивают никель, а из немагнитной фракции с помощью соответствующего воздействия насыщенными растворами аммиачных солей выделяют кадмий.
При использовании данного способа выщелачивание никеля из магнитной фракции приводит к переводу в раствор соединений не только никеля, но и железа, отделение которого от никеля и кадмия сопряжено со значительными технологическими трудностями, а воздействие на немагнитную фракцию растворами аммиачных солей переведет в соответствующий раствор не только кадмий, но и оксид никеля, который может оказаться в этой фракции.
Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего возможность сравнительно простого и эффективного отделения гидроксидов кадмия и никеля от конструктивных элементов отработанных щелочных никель- кадмиевых аккумуляторов и батарей.
Сущность изобретения состоит в том, что в предложенном способе извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей, включающем химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу, при этом отделяемый от осадка раствор при химической обработке проверяют на наличие в нем аммиакатов кадмия и/или никеля путем пробного воздействия на него сульфидами натрия или калия, а упомянутую проверку повторяют до отсутствия в растворе аммиакатов кадмия и/или никеля.
При этом предварительно на эти отработанные изделия оказывают механическое воздействие до получения сыпучей массы однородной консистенции, полученную сыпучую массу смешивают с хлоридом аммония, а полученную сыпучую массу нагревают, причем ее нагрев, нагрев раствора аммиака и нагрев растворов аммиакатов кадмия и никеля производят до температур 90-110°C.
Кроме того, используют раствор аммиака с концентрацией 20-30%, а проверку отделяемого от осадка раствора на наличие в нем соответственно аммиакатов кадмия и/или никеля производят через 0,5-1,5 часа после начала химической обработки, причем при обнаружения в нем аммиакатов проверку отделяемого раствора повторяют через каждые 10-15 минут.
Технический результат от использования изобретения заключается в эффективном выделении гидроксидов кадмия и никеля и отделении их от конструктивных элементов отработанных щелочных кадмиево-никелевых аккумуляторов и батарей, а также в повышении экологической безопасности процесса за счет утилизации ядовитых соединений кадмия и проведения процесса в замкнутом объеме аппарата.
Никель-кадмиевые аккумуляторы широко применяют в технике.
При этом конструктивно никель-кадмиевые аккумуляторы выполняют с вентильными пробками и герметичные, в цилиндрических, призматических или дисковых корпусах, с ламельными и безламельными электродами, причем электроды, состоящие из нескольких пластин, соединены параллельно для увеличения емкости так, что отрицательные и положительные пластины чередуются. Кроме того, при использовании ламелей малых форм электродные пластины изготавливают скреплением нескольких ламелей, причем по краям такая пластина зажимается стальными ребрами, обеспечивающими требуемую механическую прочность сборки.
Между положительными и отрицательными пластинами размещают сепаратор для пространственного разделения пластин и препятствия прохождению ионов активного вещества. В качестве сепараторов используют эбонитовые или полиэтиленовые решетки, а также различные специальные тканевые материалы и синтетические пленки, которыми пластины обертывают перед сборкой.
Корпус аккумулятора выполняют стальным или пластмассовым, на крышке корпуса размещают тоководы и горловину для заливки электролита, закрываемую пропускающей газы из аккумулятора, но препятствующей проникновению наружного воздуха внутрь аккумулятора вентильной пробкой. В нижней части корпуса аккумулятора под пластинами оставляют грязевое (шлаковое) пространство, куда оседает вымываемое активное вещество.
В ламельных аккумуляторах активное вещество помещено (запрессовано) внутри ламелей, а в безламельных аккумуляторах активное вещество наносят на поверхность электродных пластин.
В качестве активного вещества положительного электрода используют гидроксид никеля, в качестве активного вещества отрицательного электрода - кадмий.
Процессы, протекающие в никель-кадмиевом щелочном аккумуляторе, можно описать суммарным уравнением:
2NiO(OH)+Cd+2H2O«-»2Ni(ОН)2+Cd(ОН)2,
Предлагаемый способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей (далее продукт для обработки) выполняют следующим образом:
В днище отработанных батарей и аккумуляторов (далее аккумулятор), где сосредоточена большая часть осыпавшейся активной массы, делают отверстия для вытекания раствора с ценными материалами активной массы, аккумулятор вертикально помещают в верхнее отделение аппарата типа аппарата Сокслетта (см, например, http//alchemy.ucoz.ru/index/ehkstrakcija_apparatom_soksletta/0-59), в откры тое отверстие батареи (отверстие для заливки электролита) засыпают хлорид аммония (NH4Cl). При этом в приемную нижнюю часть этого аппарата заливают крепкий ((20-30)%) раствор аммиака в воде.
При проведении работы возможно также механическое воздействие на аккумуляторы путем их разрушения на мелкие куски до получения однородной консистенции сыпучей массы, после чего производят перемешивание полученного продукта для обработки с солями аммония (например с хлоридом аммония) и загружают полученную смесь в верхнюю часть аппарата.
Раствор щелочи и аммиака в воде нагревают до испарения (до температуры (90-110)°C) гидрата окиси аммония (NH4OH), пары конденсируют в холодильнике и в виде капель подают в открытое отверстие для заливки электролита в аккумуляторе, растворяя оксиды кадмия и никеля (соответственно CdO и NiO), но не действуя на полимерные материалы изоляторов и на железо и его оксиды. (Весь этот лом остается в верхней части аппарата внутри корпуса бывшего аккумулятора или в виде его обломков). Раствор аммиакатов кадмия и никеля ([Ni(NH3)4](OH)2 и [Cd(NH3)6](OH)2) по сифону стекает в нижний нагреваемый приемник, где аммиакаты при нагреве разлагают на гидроксиды кадмия и никеля (соответственно Cd(OH)2 и Ni(OH)2) и пары гидроокиси аммония (NH4OH). Осадок гидроксидов кадмия и никеля остается на дне приемника, и затем снова проводят цикл обработки соответствующего продукта - гидроокись аммония, нагревают, затем охлаждают и соответственно конденсируют, а капли этого конденсата вновь подают на находящийся в верхней части аппарата аккумулятор и/или соответствующий аккумуляторный лом и извлекают последующие порции гидроксидов кадмия и никеля.
После (0,5-1,5) часов после начала такой физико-химической обработки продукта выделяемый раствор проверяют на наличие в нем соответственно аммиакатов кадмия и/или никеля путем пробного воздействия на него сульфидами натрия или калия (соответственно Na2S или K2S), а затем такие пробы повторяют через каждые 10-15 минут до тех пор, пока указанное пробное воздействие не покажет отсутствие в выделяемом растворе аммиакатов кадмия и/или никеля, после чего процесс заканчивают.
Таким образом, отличительным признаком предлагаемого способа является многократное использование раствора аммиака без перезагрузки аппарата, проведение процесса в щелочной среде, исключающей растворение соединений железа и загрязнение ценных продуктов.
Изобретение подтверждается примерами.
Пример №1.
Батарею из цилиндрических герметичных аккумуляторов в железном корпусе разбивают на куски, получая продукт для обработки, который смешивают с хлоридом аммония в расчете 15% соли по весу от веса продукта (аккумулятора), затем помещают в аппарат для извлечения аммиакатов, состоящий из сосуда для загрузки отходов аккумулятора, приемника с 20-30% водным раствором аммиака, нагревателя приемника и обратного холодильника к сосуду с отходами. Нагревают (до температуры (90-110)°C) приемник (соответственно продукт и раствор аммиака) до кипения раствора аммиака. Через час работы прибора с помощью сульфидов натрия или калия (соответственно Na2S или K2S) берут пробу на содержание аммиакатов кадмия и никеля на пробном стекле, а затем, при наличии в пробе аммиакатов, продолжают процесс извлечения аммиакатов и повторяют отбор проб каждые 10-15 минут. При отсутствии в пробе аммиакатов процесс прекращают, осадок гидроокисей со дна приемника выгружают и с помощью родонита аммония (NH4CNS) делают в нем пробу на содержание железа. Проба показывает отсутствие железа в продукте.
Пример №2.
В дне призматического ламельного аккумулятора в пластмассовом корпусе делают отверстия диаметром 4-6 мм, вносят через отверстие в крышке хлорид аммония в расчете 20% по весу от веса аккумулятора, далее ведут процесс как в примере 1. После прекращения процесса при отсутствии в пробе аммиакатов никеля и кадмия процесс прекращают, осадок гидроокисей со дна приемника выгружают и делают пробу на содержание железа. Проба показывает отсутствие железа в продукте.
Claims (5)
1. Способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей, включающий химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу, при этом отделяемый от осадка раствор при химической обработке проверяют на наличие в нем аммиакатов кадмия и/или никеля путем пробного воздействия на него сульфидами натрия или калия, а упомянутую проверку повторяют до отсутствия в растворе аммиакатов кадмия и/или никеля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на отработанные щелочные аккумуляторы и батареи оказывают механическое воздействие до получения сыпучей массы однородной консистенции, а полученную сыпучую массу смешивают с хлоридом аммония.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что полученную сыпучую массу нагревают, при этом ее нагрев, нагрев раствора аммиака и нагрев раствора аммиакатов кадмия и никеля производят до температур 90-110°C.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют раствор аммиака в воде с концентрацией 20-30%.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проверку отделяемого от осадка раствора на наличие в нем аммиакатов кадмия и/или никеля производят через 0,5-1,5 ч после начала химической обработки, причем при обнаружении в нем аммиакатов проверку отделяемого раствора повторяют через каждые 10-15 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128373/02A RU2506328C1 (ru) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128373/02A RU2506328C1 (ru) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012128373A RU2012128373A (ru) | 2014-01-20 |
| RU2506328C1 true RU2506328C1 (ru) | 2014-02-10 |
Family
ID=49944698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128373/02A RU2506328C1 (ru) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2506328C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711068C1 (ru) * | 2019-07-11 | 2020-01-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Способ получения хлорида никеля |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU539087A1 (ru) * | 1975-01-22 | 1976-12-15 | Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР | Способ переработки пластин никелевожелезных (кадмиевых) аккумул торов |
| EP0608098A1 (en) * | 1993-01-19 | 1994-07-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Process for the recovery of nickel and/or cadmium and apparatus therefor |
| JPH08157974A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-18 | Santoku Kinzoku Kogyo Kk | ニッケル水素２次電池からの正極材料回収法及び負極有効金属回収用原料の回収法 |
| RU2164956C1 (ru) * | 1999-10-11 | 2001-04-10 | Закрытое акционерное общество "Вторник" | Способ переработки никель-кадмиевого скрапа |
-
2012
- 2012-07-09 RU RU2012128373/02A patent/RU2506328C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU539087A1 (ru) * | 1975-01-22 | 1976-12-15 | Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР | Способ переработки пластин никелевожелезных (кадмиевых) аккумул торов |
| EP0608098A1 (en) * | 1993-01-19 | 1994-07-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Process for the recovery of nickel and/or cadmium and apparatus therefor |
| JPH08157974A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-18 | Santoku Kinzoku Kogyo Kk | ニッケル水素２次電池からの正極材料回収法及び負極有効金属回収用原料の回収法 |
| RU2164956C1 (ru) * | 1999-10-11 | 2001-04-10 | Закрытое акционерное общество "Вторник" | Способ переработки никель-кадмиевого скрапа |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711068C1 (ru) * | 2019-07-11 | 2020-01-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Способ получения хлорида никеля |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012128373A (ru) | 2014-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nayl et al. | Acid leaching of mixed spent Li-ion batteries | |
| Chen et al. | Recovery of valuable metals from waste cathode materials of spent lithium-ion batteries using mild phosphoric acid | |
| Buzatu et al. | Study concerning the recovery of zinc and manganese from spent batteries by hydrometallurgical processes | |
| JP2019160429A (ja) | リチウム回収方法 | |
| TWI392745B (zh) | A method for recovering a valuable metal from a lithium battery residue containing Co, Ni, and Mn | |
| US20210376399A1 (en) | Lithium-ion batteries recycling process | |
| Paulino et al. | Recovery of valuable elements from spent Li-batteries | |
| KR102354730B1 (ko) | 리튬 화합물의 용해 방법 및, 탄산리튬의 제조 방법, 그리고, 리튬 이온 이차 전지 스크랩으로부터의 리튬의 회수 방법 | |
| JP6766014B2 (ja) | リチウムイオン二次電池スクラップからのリチウムの回収方法 | |
| Nguyen et al. | Selective recovery of cobalt, nickel and lithium from sulfate leachate of cathode scrap of Li-ion batteries using liquid-liquid extraction | |
| CN110066925A (zh) | 一种废旧镍钴锰三元锂电池中有价金属的回收方法 | |
| JP6946223B2 (ja) | リチウム回収方法 | |
| JP2014156648A (ja) | 廃正極材及び廃電池からの金属回収方法 | |
| JP2015206077A5 (ja) | 廃乾電池からの資源の回収方法および分離、回収設備および回収物 | |
| CN111370801B (zh) | 一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法 | |
| JP2015206077A (ja) | 廃乾電池からの資源の分離、回収方法および分離、回収設備および回収物 | |
| US20230193422A1 (en) | Method for producing mixed metal solution and method for producing mixed metal salt | |
| SK280608B6 (sk) | Spôsob regenerácie surovín z predtriedených zobran | |
| JP2019039028A (ja) | 使用済みリチウムイオン電池からの有価物回収方法 | |
| WO2013124399A1 (en) | Metal ion recovery from battery waste using ammonia | |
| KR20170057417A (ko) | 리튬 이온 전지 스크랩의 침출 방법 및, 리튬 이온 전지 스크랩으로부터의 금속의 회수 방법 | |
| CA3173753A1 (en) | Method for producing mixed metal salt | |
| RU2506328C1 (ru) | Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей | |
| CN110494576A (zh) | 锂回收方法 | |
| JP2022170169A (ja) | 有価金属の回収方法 |