專利名稱：廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法
技術領域：
本發明涉及環境保護和資源再生應用領域，特別涉及一種廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法。
背景技術：
我國是堿性鋅錳電池的生產和消費大國。由于堿性鋅錳電池的低自放電率、高容量、高功率的特性，更由于國家制定了電池生產低汞和無汞化政策以后，從2005年1月1日起，國內生產的堿性鋅錳電池已經達到完全無汞化，堿性鋅錳電池的生產和消費占據一次電池的主導地位。堿性鋅錳電池大量生產和使用，對社會帶來諸多問題。其中環境污染和礦物資源過度開發對社會的可持續發展是最嚴重的威脅。回收和再生堿性鋅錳電池就顯得意義重大和迫切。廢舊電池的回收已有廣泛的研究，已提出的方法主要是將廢舊電池徹底破碎，經鍛燒、酸浸出等工藝，再從浸出液中回收金屬或化合物等。顯然，這種方法工藝復雜、成本高，回收再生成本甚至超過電池生產成本，而且回收過程存在二次污染。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處，提供一種工藝簡單、操作方便、成本低，二次污染少的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法。
本發明的目的通過下述技術方案來實現一種廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，包括下述工藝步驟(1)分離提取廢舊堿錳電池正負極物質首先用機械方法取出負極集流體銅釘和塑料墊圈及鐵防爆圈，并使其分開回收；然后剖開電池外殼，使鐵殼與正負極物質分離并回收。
(2)室溫堿液浸取室溫下將步驟(1)中已分離的正負極物質放入堿液中浸泡，攪拌1～2小時，攪拌使正負極物質分散(正負極物質中的鋅化合物溶解成為鋅酸鹽)，分離并回收隔膜。
(3)分離鋅酸鹽將上述步驟(2)中浸泡后的混合物進行過濾。
(4)電解制鋅把步驟(3)中的濾液調整為電解液，在20～50℃進行電解，陰極電流密度為100～500A/m2，在陰極制得金屬鋅。
(5)制備錳酸鉀把氫氧化鉀和水加到步驟(3)的濾渣中，通入空氣并加熱2～3小時，溫度控制在200～300℃，加熱過程中保持與空氣接觸，使濾渣中的錳化合物變成錳酸鉀；待混合物冷卻至接近100℃時加入10～20％的氫氧化鉀進行稀釋，攪拌使錳酸鉀完全溶解，過濾并分離出不溶物。
(6)電解制取高錳酸鉀將步驟(5)中濾液調節為電解液，溫度為50～70℃電解，陽極電流密度為60～100A/m2，在陽極制得高錳酸鉀。
為了更好地實現本發明，步驟(2)中所述的正負極物質與堿和水按下述重量百分比配制而成正負極物質10～20％堿10～20％水60～80％步驟(4)中電解液由下列物質按重量百分比計如下鋅酸鹽5～10％堿10～15％水75～85％步驟(5)中氫氧化鉀、濾渣和水的比例按下述重量百分比計如下氫氧化鉀 70～75％濾渣 15～20％水5～15％步驟(6)中電解液由下列物質按重量百分比計如下錳酸鉀10～20％氫氧化鉀 5～15％水65～85％所述堿可以選用氫氧化鈉、氫氧化鉀等。步驟(4)中陰極為鋅片，陽極包括石墨、鐵板、不銹鋼板或鍍鎳鐵板等，電解后的溶液可返回步驟(2)中循環使用。步驟(6)中陰極為鐵，陽極為鎳，陰陽極面積比例即陰極面積∶陽極面積為1∶10～150，電解分離高錳酸鉀結晶后的溶液可返回步驟(5)中循環使用。電解產生一定量的高錳酸鉀(即當錳酸鉀的10％被電解后)，就要把高錳酸鉀結晶分離出來。
本發明與現有技術相比具有如下優點和效果本發明工藝簡單，操作方便，生產成本低，整個回收和利用過程中添加的化學物質少，幾乎不產生二次污染，廢舊堿錳電池的所有物質幾乎都能回收利用，生產的新材料所創造的價值遠大于回收和生產成本，經濟效益好，可解決廢舊堿錳電池的環境污染和礦物資源過度開發的問題，有利于社會的可持續發展。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步具體的描述，但本發明的實施方式不限于此。
實施例4將實施例3中步驟(4)電解制鋅中陽極不銹鋼板改為鍍鎳鐵板，其他條件不變。
如上所述，可較好地實現本發明。
權利要求
1.一種廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于包括下述工藝步驟(1)分離提取廢舊堿錳電池正負極物質首先用機械方法取出負極集流體銅釘和塑料墊圈及鐵防爆圈，并使其分開回收；然后剖開電池外殼，使鐵殼與正負極物質分離并回收；(2)室溫堿液浸取室溫下將步驟(1)中已分離的正負極物質放入堿液中浸泡，攪拌1～2小時，攪拌使正負極物質分散，分離并回收隔膜；(3)分離鋅酸鹽將上述步驟(2)中浸泡后的混合物進行過濾；(4)電解制鋅把步驟(3)中的濾液調整為電解液，在20～50℃進行電解，陰極電流密度為100～500A/m2，在陰極制得金屬鋅；(5)制備錳酸鉀把氫氧化鉀和水加到步驟(3)的濾渣中，通入空氣并加熱2～3小時，溫度控制在200～300℃，使濾渣中的錳化合物變成錳酸鉀；待混合物冷卻至接近100℃時加入10～20％的氫氧化鉀進行稀釋，攪拌使錳酸鉀完全溶解，過濾并分離出不溶物；(6)電解制取高錳酸鉀將步驟(5)中濾液調節為電解液，溫度為50～70℃電解，陽極電流密度為60～100A/m2，在陽極制得高錳酸鉀。
2.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(2)中所述的正負極物質與堿和水按下述重量百分比配制而成正負極物質 10～20％堿 10～20％水 60～80％
3.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(4)中電解液由下列物質按重量百分比計如下鋅酸鹽 5～10％堿 10～15％水 75～85％
4.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于步驟(5)中氫氧化鉀、濾渣和水的比例按下述重量百分比計如下氫氧化鉀70～75％濾渣15～20％水 5～15％
5.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(6)中電解液由下列物質按重量百分比計如下錳酸鉀 10～20％氫氧化鉀5～15％水 65～85％
6.根據權利要求1～3所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述堿包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。
7.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(4)中陰極為鋅片，陽極包括石墨、鐵板、不銹鋼板或鍍鎳鐵板。
8.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(4)中電解后的溶液返回步驟(2)中循環使用。
9.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(6)中陰極為鐵，陽極為鎳，陰極面積∶陽極面積為1∶10～150。
10.根據權利要求1所述的廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，其特征在于所述步驟(6)中電解分離高錳酸鉀結晶后的溶液返回步驟(5)中循環使用。
全文摘要
本發明提供了一種廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，包括下述工藝步驟(1)分離提取廢舊堿錳電池正負極物質；(2)室溫堿液浸取；(3)分離鋅酸鹽；(4)電解制鋅；(5)制備錳酸鉀；(6)電解制取高錳酸鉀。本發明工藝簡單、成本低，幾乎不產生二次污染，可解決廢舊堿錳電池的環境污染和礦物資源過度開發的問題，有利于社會的可持續發展。
文檔編號H01M10/54GK1716666SQ20051003619
公開日2006年1月4日 申請日期2005年8月1日 優先權日2005年8月1日
發明者黃啟明, 李偉善 申請人:華南師范大學