高温灼烧结合化学沉淀法从原料中提取镍和镉的工艺研究

高温灼烧结合化学沉淀法从原料中提取镍和镉的工艺研究

薛志军等[11]将粉碎后的原料在600~700℃下灼烧，使金属氧化，有机物烧掉。将灼烧后的粉末用H2SO4浸出，浸出液加入MnO2并调节pH值为4~6进行沉淀。溶液过滤后，

薛志军等[11]将破碎后的原料在 600～700 ℃下煅烧，使金属氧化并烧掉有机物。煅烧后的粉末用 H2SO4 浸出，浸出液中加入 MnO2 并调节 pH 值为 4～6 以沉淀铁离子。溶液过滤后加入(NH4)2SO4，使镍离子以(NH4)2•Ni(SO4)2•H2O 晶体形式析出。然后调节温度为 70 ℃，pH 值为 6～6.5，此时镉以 CdCO3 形式析出。进一步处理包括溶解(NH4)2•Ni(SO4)2•H2O 晶体并以 Ni(OH)2 形式重新沉淀镍离子，煅烧 CdCO3 沉淀使其分解为 CdO。 Ni(OH)2和CdO可直接用作电池原料，镍的回收率大于95%，镉的回收率大于99.66%。中试采用电解还原法回收镉金属，回收的镉纯度大于99.82%。尤宏等[12]用H2SO4溶液浸出废电池，得到含镍、镉的母液，加入双氧水将其中的铁离子氧化为Fe3+，在70℃下调节pH值，使铁以氢氧化物形式析出，再用旋转圆盘电极电解池回收镉。在电解液中加入碳酸钠溶液调节pH值，使镍离子以碳酸镍晶体形式析出，镍回收率可达99.5%。

2.3 电化学沉积法

电化学沉积法是利用镍和镉的电极电位差，通过电解直接从溶液中回收镉，实现镉镍分离，可得到高纯度的镉，纯度可达99%以上。

镍、镉在酸性溶液中的电位分别为-0.246V、-0.403V，为了防止镍的电沉积，必须控制较小的电流密度来电解镉，分离效率不高，成本稍高。

常用的电化学沉积法是先将镍镉电池粉碎，选出活性物质，然后用​​H2SO4溶液溶解。将溶液电解回收阴极上的镉，回收的镉的纯度为99.5%。将剩余的电解液浓缩，形成以NiSO4为主要成分的残渣。将残渣溶于水后用空气或氧化剂氧化，然后用石灰中和，调节pH值至6。将溶液过滤，冷却后析出NiSO4晶体。M.等[13]用含有H2SO4和H2O2的混合溶液溶解废旧电池的活性物质。用NaOH和氨水将溶液调节至pH为5，使铁离子沉淀出来。过滤后用于电解还原回收镉。在剩余的电解液中加入NaOH调节pH为7，镍便以碳酸镍的形式沉淀出来。

2.4 溶剂萃取法

溶剂萃取法用于从废旧镍镉电池中回收金属，所用的萃取剂有TBP（三正丁基膦酸）、Lix64（羟基肟）、（羟基喹啉）等。选择合适的萃取剂是溶剂萃取的关键。等[14]的研究表明，通过控制适当的pH值，DEHPA（二（2-乙基己基）膦酸）能很好地将镉与镍和钴分离，而（二（2,4,4-三甲基戊基）膦酸）能有效地将钴和镍分离。分离工艺是将废旧电池用H2SO4溶液溶解，先用DEHPA作为萃取剂将镉从溶液中分离出来，然后再用DEHPA分离钴和镍。此法选择性高，效率高，镉的回收率高达99.7%，钴的回收率为99.5%。 P507(2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯)也可用作萃取剂，同时萃取镉和钴，达到与镍分离的目的[15]。在pH 4.0、P507体积分数25%、皂化率60%、相比1∶1的条件下，一次萃取后镉和钴的萃取率均达93.7%，二次萃取的萃取率可达99.86%以上。用螯合剂Lix64(羟基肟)或(羟基喹啉)从其氨络合物溶液中萃取镍，剩余溶液中的氨被排出，得到CdCO3沉淀。然后将溶液加热至100℃，排出剩余的氨，钴则以氢氧化物形式沉淀出来。

CA，F.[14]提出了一种从硫酸盐浸出液中回收镉、钴、镍的溶剂萃取工艺。实验所用的溶液相当于硫酸浸出镉、钴、镍渣和废旧充电电池后得到的预期浸出液。溶剂萃取工艺由两个回路组成，一个是以1 mol/L有机磷酸DEHPA为萃取剂的镉分离回路，另一个是以0.5 mol/L有机亚膦酸酯为萃取剂的钴分离回路。在最佳条件下，99.7%的镉在镉分离回路中被萃取出来，采用纯镉溶液可以有效地将负载有机相中的镉反萃取至水相。从此水溶液中可以回收高纯度的金属镉。 分离镉后的残液在钴分离回路中用0.5 mol/L有机亚膦酸酯萃取钴，钴萃取率为99.5%，负载有机相用纯钴溶液洗涤，反萃回收钴。

3 结论

湿法处理流程长，污水的排放可能对环境造成二次污染，如何处理污水是该技术的关键。火法冶金虽然不用担心废水，但要注意废气、废渣的处理。真空冶金对环境的影响最小，但设备投资较大，从长远来看，应该是更好的选择。国外已有成熟的废旧镍镉电池处理技术，国内对废旧镍镉电池处理回收技术的研究多处于实验室阶段，因此该类技术也应向实用化方向发展。废旧镍镉电池回收技术的研究应得到国家经济的支持，并加强宣传教育，推广废旧镍镉电池的回收利用和镍镉电池的清洁生产、生产技术，尽量减少或避免对环境造成二次污染。