專利名稱：從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法
技術領域：
本發明涉及環境保護和資源再生應用領域，特別涉及一種從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法。
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。但是，大量生產和使用堿性鋅錳電池而導致的環境污染和礦物資源過度開發嚴重地威脅了社會的可持續發展。因此，回收和再生廢舊堿性鋅錳電池就顯得意義重大和迫切。銦和石墨分別是堿性鋅錳電池負極材料和正極材料中必不可少的成分，雖然銦在堿性鋅錳電池中的含量較少，但銦在地殼中的豐度較小，是一種稀貴金屬。因此，把廢舊堿性鋅錳電池中的銦和石墨提取出來并加以利用，不僅可以避免其對環境的污染，而且對社會的可持續發展具有重大的意義。
對廢舊堿性鋅錳電池的回收利用已有廣泛的研究。專利申請號為200510036193.7的“廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法”公開了一種廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法，包括分離提取廢舊堿性鋅錳電池正負極物質、室溫堿液浸取、分離鋅酸鹽、電解制鋅、制備錳酸鉀和電解制取高錳酸鉀等步驟，但該方法主要是回收鋅和錳，并未提及金屬銦和石墨的提取。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種工藝簡單、操作方便、成本低，二次污染少的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法。
本發明的目的通過下述技術方案實現一種從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，包括分離提取廢舊堿性鋅錳電池正負極物質、用堿液將鋅和錳化合物溶解為鋅酸鹽和錳酸鹽，過濾分離出不溶物，然后
(1)酸溶在室溫下將上述不溶物用酸浸泡，攪拌使銦化合物溶解，過濾得到含銦溶液和濾渣石墨；(2)含銦溶液電解提取金屬銦將所述含銦溶液調整為電解液，在20～30℃進行電解，陰極電流密度為100～500A/m2，在陰極制得金屬銦；(3)石墨的回收將所述濾渣石墨集中回收，用稀堿中和，水洗，并在100～150℃溫度下烘干即可得到石墨。
所述步驟1中，所述不溶物、酸、水按下述重量百分比配制而成不溶物 10～20％酸 10～20％水 60～80％。
所述步驟1中，所述酸可采用無機酸，如硫酸、鹽酸、硝酸等。
所述步驟1中，可將含銦濾液反復用于銦化合物的溶解并過濾出石墨濾渣，以提高濾液中銦離子的濃度。
所述步驟2中，電解液由下述物質按重量百分比計如下銦離子 0.2～2％鈉鹽 5～15％水 84～94％。
所述步驟2中，電解液的pH值為1～3；所述陽極為不溶性陽極，可為石墨、金屬鈦等；所述陰極為金屬銦片或純鋁片。
所述步驟2中，電解后的溶液可返回到步驟1中循環使用。
所述步驟3中，稀堿液由下述物質按重量百分比計如下堿 1～5％水 95～99％。
所述步驟3中，所述堿可用氫氧化鈉、氫氧化鉀等。
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，金屬銦和石墨的提取過程中添加的化學物質少，幾乎不產生二次污染；提取的金屬銦純度高，回收的石墨可直接作為生產鋅錳電池的正極材料；提取物所創造的價值遠大于回收和生產成本。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
實施例1～3不溶物可采用現有方法制取，如方法1采用專利申請號為200510036193.7的“廢舊堿性鋅錳電池的回收利用方法”中制備錳酸鉀過程中過濾分離出來的不溶物，具體步驟如下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，然后剖開電池外殼，使鐵殼與正負極物質分離并回收；在室溫下將已分離的正負極物質放入堿液中浸泡，攪拌1～2小時使正負極物質分散，其中鋅化合物溶解成為鋅酸鹽；將浸泡后的混合物溶液進行過濾得到濾液和濾渣；把氫氧化鉀和水加到濾渣中，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％的氫氧化鉀溶液進行稀釋，攪拌使錳酸鉀完全溶解，過濾并分離出不溶物。
方法2由濃堿液在加溫和通空氣的條件下溶解廢舊堿性鋅錳電池正負極物質而得到，具體步驟如下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，然后剖開電池外殼，使鐵殼與正負極物質分離并回收；把氫氧化鉀或氫氧化鈉和水加到正負極物質中，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，使正負極物質中的鋅化合物成為鋅酸鹽，錳化合物變成錳酸鹽；待混合物冷卻至接近100℃時加入10～20％的氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液進行稀釋，攪拌使鋅酸鹽和錳酸鹽完全溶解，過濾并分離出不溶物。
得到上述不溶物后，實施下述步驟
權利要求
1.一種從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，包括分離提取廢舊堿性鋅錳電池正負極物質、用堿液將鋅和錳化合物溶解為鋅酸鹽和錳酸鹽，過濾分離出不溶物，其特征在于(1)酸溶在室溫下將上述不溶物用酸浸泡，攪拌使銦化合物溶解，過濾得到含銦溶液和濾渣石墨；(2)含銦溶液電解提取金屬銦將所述含銦溶液調整為電解液，在20～30℃進行電解，陰極電流密度為100～500A/m2，在陰極制得金屬銦；(3)石墨的回收將所述濾渣石墨集中回收，用稀堿中和，水洗，并在100～150℃溫度下烘干即可得到石墨。
2.根據權利要求1所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟1中，所述不溶物、酸、水按下述重量百分比配制而成不溶物 10～20％酸 10～20％水 60～80％。
3.根據權利要求1或2所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟1中，所述酸為硫酸、鹽酸或硝酸。
4.根據權利要求1或2所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟1中，將含銦濾液反復用于銦化合物的溶解。
5.根據權利要求1所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟2中，電解液由下述物質按重量百分比計如下銦離子 0.2～2％鈉鹽5～15％水 84～94％。
6.根據權利要求1或5所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟2中，電解液的pH值為1～3。
7.根據權利要求1或5所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述陽極為石墨或金屬鈦；所述陰極為金屬銦片或純鋁片。
8.根據權利要求1或5所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟2中，電解后的溶液可返回到所述步驟1中循環使用。
9.根據權利要求1所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟3中，稀堿液由下述物質按重量百分比計如下堿1～5％水95～99％。
10.根據權利要求9所述的從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，其特征在于所述步驟3中，所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
全文摘要
本發明提供了一種從廢舊堿性鋅錳電池中提取金屬銦和石墨的方法，包括分離提取廢舊堿性鋅錳電池正負極物質、用堿液將鋅和錳化合物溶解為鋅酸鹽和錳酸鹽，過濾分離出不溶物，然后將所述不溶物用酸浸泡，攪拌過濾得到含銦溶液和濾渣石墨；再從含銦溶液中電解提取金屬銦；并將濾渣烘干得到石墨。本發明工藝簡單，操作方便，生產成本低，金屬銦和石墨的提取過程中添加的化學物質少，幾乎不產生二次污染；提取的金屬銦純度高，回收的石墨可直接作為生產鋅錳電池的正極材料。
文檔編號H01M10/54GK1794504SQ20051012090
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月28日 優先權日2005年12月28日
發明者黃啟明, 李偉善 申請人:華南師范大學