废旧镍镉电池对环境存在着潜在的危害,其处理技术主要包括湿法冶金和火法冶金。本文简单介绍了国外废旧镍镉电池的研究处理技术,并主要对国内的废旧镍镉电池的处理技术进行了综述。
随着经济的迅速发展,我国已成为世界上电池生产和消费的第一大国,占世界电池生产总量的1/3左右。据统计,2000年我国电池年产量125亿只左右。其中,除锌锰干电池外,镍镉电池所占的比例最大。随着电信业的发展和视听产品的普及,以镍镉电池为主的二次电池在市场中所占比例日益增长。
镍镉电池含有镉、镍等金属元素及碱性电解液(pH值为12.9~13.5),会对人体健康和生态环境造成危害,已被许多国家列入危险废物。同时,废旧镍镉电池含有大量镍、镉、铁等,如何回收这些有价资源,对经济的可持续发展具有非常重要的意义。
废旧镍镉电池的回收可以分为火法冶金和湿法冶金两种处理方法。
火法冶金过程
火法冶金是使废镍镉电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解、挥发及冷凝的过程。火法冶金包括常压冶金和真空冶金两种方法。
1、常压冶金
火法冶金处理废弃镍镉电池是通过高温熔炼,将镉从电池中分离出来。这一过程简单实用,容易实现工业化,因而被广泛采用。由于镉的沸点远远低于铁、钴、镍的沸点,可将经过预处理的废镍镉电池在还原剂(氢气、焦炭等)存在的条件下,加热至900~1000℃,使金属镉转化成镉蒸汽,通过冷凝来回收镉,铁和镍作为铁镍合金进行回收。
2、真空冶金
真空蒸馏法避免了湿法和常规火法冶金的弊端,工艺流程短,对环境造成的污染小。在一定温度和压力条件下,真空蒸馏可以达到回收镉的目的,镉的纯度可达到99.85%,该法工艺简洁,对环境无污染。
湿法冶金过程
湿法冶金的原理是基于废旧镍镉电池中的金属及其化合物能溶解于酸性、碱性溶液或某种溶剂,形成溶液,然后通过处理,如选择性浸出、化学沉淀、电化学沉积、溶剂萃取、置换等过程使其中的有价金属得到回收。
将溶剂萃取法用于从废镍镉电池中回收金属,使用的萃取剂包括TBP(三正丁基膦酸)、Lix64(羟基肟)、Kelex120(羟基喹啉)等。选择合适的萃取剂是溶剂萃取法的关键。
控制适当的pH值,DEHPA二(2-乙基己基)膦酸)可以很好地使镉与镍、钴分离,而Cyanex272(二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸)可以有效地分离钴和镍。分离流程为用H2SO4溶液溶解废弃电池后,首先用DEHPA作萃取剂,将镉从溶液中分离,随后使用Cyanex272将钴和镍分离。这种方式具有较高的选择性和效率。镉的回收率高达99.7%,钴的回收率99.5%。也可以采用P507(2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯)作萃取剂,将镉、钴同时萃取出来,达到与镍分离的目的。
火法冶金与湿法冶金废旧镍镉电池的区别
湿法处理工艺流程长,污水的排放有可能造成环境的二次污染。如何处理污水是本技术的关键。火法冶金虽无废水之忧,但应注意废气及废渣的处理,真空冶金对环境的影响最小,只是设备投资比较大,从长远看应该是一种比较好的选择。国外已有成熟的废旧镍镉电池的处理技术,国内对废旧镍镉电池的处理回收技术的研究多停留于实验室阶段,所以此类技术还应向实用化发展。有关废旧镍镉电池的回收技术研究应得到国家的经济支持,应加强宣传教育,促进废旧镍镉电池的回收和镍镉电池的清洁生产和生产技术更新,尽量减少或避免对环境的二次污染。