实验研究：镍元素的回收:C.镍碱沉和草酸沉淀

实验研究：镍元素的回收:C.镍碱沉和草酸沉淀

C、镍元素的回收：电极浸出液中的镍经与钴分离沉淀后，仍然以Ni2+离子形式残留在溶液中。为了将溶液中的镍以固体化合物形式回收，基于简化的原则，本文提出了碱性沉淀镍和草酸沉淀两种回收方法。

d.除去稀土和钴元素后，溶液中Ni(II)离子浓度较低。为了使溶液中的镍更好地从液相中分离出来，本文采用草酸沉淀电极处理液中的镍离子。常温下用氢氧化钠沉淀得到的氢氧化镍为Ni(OH)2和NiCl(OH)的混合物。

E、其它金属对镍沉淀的影响：虽然我们在回收镍之前都进行了除铁、除锰、除镁工序，但也不能100%的除去；因为在除铁工序中，要求铁的价态为+2价，而对铁的浓度限制特别严格，要求铁的浓度必须小于1g/l。由于+2价铁处于中间价态，遇到强氧化剂时易被氧化为Fe3+，抑制了Fe2+与H2O2的反应，使一部分铁不能与H2O2完全反应。这从Fe2+与H2O2反应的方程式中可以看出来。

F、2Fe2+ +H2O2=↓+4H+；电池正极材料中锰的含量仅次于镍和钴，所以除锰是整个实验的关键步骤。除锰的原理是利用氧化剂将其氧化成MnO2沉淀去除。但唯一的缺点就是氧化剂的用量难以控制，如果镍和钴过多，可能会被氧化成氧化物去除，导致镍和钴的含量偏低。

8、结论：通过正交试验研究，对比分析了影响电池正极材料中镍在溶液中浸出率的因素，优化了废旧氢镍电池电极材料中镍在溶液中的浸出条件，并对废旧氢镍电池电极材料中钴、镍的回收及净化进行了分析研究。研究结果如下：

1）首先，我们研究的废旧镍氢电池中镍、钴的含量在80%~90%之间，其他元素如Ca、Cu、Pb、Mg等含量均在1%以下，因此可以忽略它们，主要考虑Fe、Mn的影响。

（2）我们采用氧化沉淀法除铁，但pH值必须小于4。还有一个因素是铁的溶解度必须在1g/l左右。我们采用高锰酸钾氧化法除锰，但要注意去除两种元素的顺序，必须先除铁，再除锰。

（3）通过正交试验，获得了一组最佳浸出条件，并得知影响镍浸出率的四个因素中，浸出时间影响最大​​，固液比次之，温度影响最小。

（4）本文提到镍回收的两种方法，碱性沉淀法和氧化沉淀法。但镍采用碱性沉淀法，而钴两种方法都可以。需要注意的是，碱性沉淀法必须考虑pH值范围和温度。氧化沉淀法除了考虑以上两个因素外，还必须确定氧化剂的类型。

(5)通过对比分析发现,采用碱性沉淀法分离时,得到的产物为Co(II)和Co(III)氢氧化物的混合物,而采用次氯酸钠作为氧化剂,控制溶液pH为3.6时,可以有效地将废旧氢镍电池电极材料中的钴元素氧化沉淀出来,得到的产物为Co(III)氢氧化物。

(6)采用常温正沉淀加料法，在控制溶液pH=4.0的条件下，分别采用固液加料法对废旧氢镍电池电极浸出液中的镍元素进行正沉淀。经分析发现，固液加料法所得产品纯度不如液液法。采用固体草酸正沉淀溶液中的镍元素时，会有部分草酸钠和草酸钾共沉淀出来。采用饱和草酸溶液正沉淀电极浸出液中的镍元素时，可以有效回收并沉淀出镍元素。

2）正交实验表明，对废旧镍氢电池正极材料中Ni、Co浸出率的影响顺序为：浸出时间>固液比>硫酸初始浓度>温度。

（1）最佳浸出条件为：浸出时间为4.5 h、固液比为30 g/l、硫酸初始浓度为0.5 mol/l、温度为90 ℃，在此条件下Ni的浸出率可达95%左右，Co的浸出率可达93%左右。

（2）无机酸浸出过程中，电极材料之间容易分离，轻微的搅拌可以加速电池电极的溶解。另外预热也可以提高溶解速度，大大缩短实验时间，但温度不能太高。当温度达到一定温度时，硫酸会挥发SO2，降低硫酸浓度。

（全文完）