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随着镍氢电池大量使用和废弃,其管理和最终处置成为一个迫切需要解决的问题。在众多处置方案中,再生处理是目前的研究焦点,同时也是最具发展前途的方案:它不仅可以解决报废镍氢电池所带来的一系列环境问题,而且通过对电池中有价金属的再生回收、循环利用,有效地缓解了资源的紧张,做到了可持续发展,因此成为电子废弃物处理与控制的最佳途径。 本文总结归纳并比较了目前废弃镍氢电池再生处理的火法冶金、湿法冶金和其它相关的技术,在此基础上提出了基于酸性浸出和化学沉淀法联用的湿法冶金处理工艺:镍氢电池负极板中的Ni(OH)2-RE合金在稀硫酸中浸出,浸出液中的稀土RE3+采用稀土复盐沉淀法进行分离、回收,滤液中的镍钴元素以NaOH共沉积法生成含Co型Ni(OH)2。通过对稀土元素和镍钴元素的综合回收,不造成有价金属元素的流失,与有机溶剂萃取法和离子交换树脂法相比,流程简单、回收率高、无二次污染,是一种经济、环保的绿色技术。 通过Ni(OH)2-RE合金电极在硫酸中的浸出正交实验,分析了硫酸浓度(C)、固-液比(S/L)、浸出时间(t)、搅拌强度(I)等因素对稀土元素RE浸出率的影响,找出了最佳浸出条件:C=1.5mol·L-1、t=60min、S/L=1:10、S=600r/min。在该最佳条件下,RE的浸出率为92.5%,Ni的浸出率可达98%。 基于稀土硫酸盐和无水硫酸钠发生特性反应,生成稀土复盐沉淀的原理,浸出液中的RE3+用无水硫酸钠沉淀法进行回收。经正交实验分析,在投加比为1:3,pH=2.0,温度为60℃时,沉淀效果最好。原子吸收光谱法分析测定,浸出液中稀土元素回收率可达94.6%;XRD分析表明,沉淀结晶所得产物为稀土复盐RE2(SO4)3Na2(SO4)3·6H2O,晶型态结构为NaLa(SO4)2(H2O)和NaCe(SO4)2(H2O),纯度达到96.6%。 基于不同pH值条件下,Ni元素离子能与NH3·H2O生成络合物及与NaOH发生沉淀反应的原理,得到Ni(OH)2沉淀。经原子吸收光谱法测定,镍和钴元素综合回收率分别为98.4%和98.2%,XRD分析确定产品为无定型含Co型Ni(OH)2。