способ переработки никель-кадмиевого скрапа

Формула изобретения

Способ переработки никель-кадмиевого скрапа, включающий выщелачивание растворами аммиачных солей и минеральных кислот и осаждение, отличающийся тем, что скрап перед выщелачиванием нагревают и окисляют кислородом воздуха при 690 - 900^oС, охлаждают и подвергают магнитной сепарации, затем выщелачивают из магнитной фракции концентрированными растворами минеральных кислот никель, а из немагнитной насыщенными растворами аммиачных солей - кадмий.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения вторичных цветных металлов неметаллургическими способами, в частности, из скрапа отработанных никель-кадмиевых аккумуляторов.

Известен способ переработки отработанных железоникелевых аккумуляторов на товарный ферроникель. (А.с. N 711137 МПК C 22 B 7/00. Способ переработки отработанных железоникелевых аккумуляторов на товарный ферроникель. М.Р. Русаков и др. Опубл. БИ N 3, 12.12.77). Недостатком этого способа является извлечение никеля (до 40%) в виде сплава с железом.

Известен также способ переработки отработанных пластин никелево-железных (кадмиевых) аккумуляторов. (А.с. N 539087, C 22 B 23/02 Способ переработки отработанных пластин никелево-железных (кадмиевых) аккумуляторов. В. Я. Кошкаров и др. Опубл. БИ N 46, 15.12.76), заключающийся в плавке пластин при 1450-1575^oC с получением никеля в виде сплава с железом. Кадмий, содержащийся в положительных пластинах в качестве примеси, возгоняется и выбрасывается с отходящими газами. Недостатком этого способа является то, что никель извлекают в виде сплава с железом, а также при указанных температурах переплава кадмий возгоняется и уносится с отходящими газами в атмосферу, загрязняя окружающую среду.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности является способ извлечения никеля и кадмия из скрапа (Patent N 288179, FRG, МРК C 22 B 3/14, C 22 B 3/06. Verfahren zur Rueckgewilmung von Nickel und Cadmium aus Ni/Cd-haltigem Schrott. /Ptrepper Gerd; Akademie der Wissenschaften der DDR - N 3330477 /ausg. am 21.03.91), включающий выщелачивание, которое проводят в две стадии. На первой - растворами аммиачных солей 1-6 моль/л по NH₄⁺ переводят в жидкую фазу основную часть кадмия. На этой стадии происходит взаимодействие его соединений, находящихся в скрапе в виде твердых частиц, с раствором соли аммония с образованием растворов соли кадмия и аммиака. На второй стадии - растворами минеральных кислот 1-4 моль/л из оставшейся части скрапа растворяют основную часть никеля, остатки кадмия и, частично, железо. На этой стадии происходит взаимодействие между твердыми частицами соответствующих металлов и раствором минеральной кислоты с образованием растворов соединений этих металлов. Из первой жидкой фазы кадмий осаждают в форме карбоната, а из второй - выделяют на ионообменных смолах, а никель осаждают также в виде карбоната.

Недостатками этого способа являются: низкая степень извлечения кадмия и никеля в конечный продукт вследствие того, что скрап, особенно отработанных никель-кадмиевых аккумуляторов открытого типа, содержит спрессованную активную массу, включающую соединения никеля, кадмия и железа различной степени окисления. Это связано с происходящими в аккумуляторах электрохимическими процессами заряда-разряда. Такая форма скрапа, во-первых, затрудняет взаимодействие кадмия и его соединений, окруженных спрессованными твердыми частицами железа и никеля, с растворами аммиачных солей. Во-вторых, часть кадмия, находящегося в металлической форме, не взаимодействует с ними. Все это снижает количество кадмия в первой жидкой фазе. Таким образом, при первом выщелачивании в скрапе остается от 10 до 25% кадмия.

В первую жидкую фазу переходит и часть никеля, так как оксид никеля взаимодействует с раствором аммиака, который является продуктом реакции оксида кадмия с солями аммония. При этом образуются растворимые соединения никеля. В зависимости от степени износа аккумуляторов в первую жидкую фазу переходит до 0,2-5,0% никеля, что уменьшает общее извлечение никеля.

Во вторую жидкую фазу из оставшейся части скрапа при выщелачивании кроме никеля переходят остатки кадмия и частично железо, что требует для выделения никеля дополнительных технологических операций.

Целью изобретения является увеличение общего извлечения никеля и кадмия из скрапа, а также увеличение степени очистки кадмия от железа и никеля, а никеля от железа.

Цель достигается тем, что скрап перед выщелачиванием переводят в однородную сыпучую массу, различающуюся по магнитным свойствам, разделяют магнитную и немагнитную фракции и выщелачивают: из магнитной - никель, а из немагнитной - кадмий.

Сущностью предлагаемого изобретения является то, что скрап перед выщелачиванием нагревают и окисляют кислородом воздуха при температуре 690-900^oC, охлаждают и подвергают магнитной сепарации, затем выщелачивают: из магнитной фракции концентрированными растворами минеральных кислот - никель, а из немагнитной - насыщенными растворами аммиачных солей - кадмий.

На чертеже представлена технологическая схема переработки никель-кадмиевого скрапа.

Одновременный нагрев и окисление скрапа кислородом воздуха при 690-900^oC позволяет перевести спрессованную активную массу в сыпучую, различающуюся по магнитным свойствам, а активные компоненты в оксидную форму высших валентностей. Нижний предел температурного диапазона определяет переход оксида железа в форму, которая нерастворима в концентрированных минеральных кислотах. Верхний предел температуры возможным спеканием скрапа за счет плавления оксидов.

Магнитная сепарация скрапа позволяет разделить его на фракции: магнитную, в которой находятся оксиды никеля и железа, и немагнитную, в которой сконцентрирован оксид кадмия.

Выщелачивание магнитной фракции концентрированными растворами минеральных кислот переводит в раствор соединения никеля, железо остается в нерастворимом остатке.

Выщелачивание немагнитной фракции насыщенными растворами аммиачных солей позволяет полностью перевести кадмий в раствор. По завершении выщелачивания из первой жидкой фазы осаждают никель, а из второй - кадмий. Остаток скрапа после кислотного выщелачивания содержит в основном оксид железа.

Таким образом, предлагаемый способ переработки никель-кадмиевого скрапа позволяет разделить скрап на никельсодержащую и кадмийсодержащую фракции до выщелачивания и практически полностью извлечь оба компонента в чистом виде. Следует отметить, что нерастворимый остаток состоит в основном из оксида железа и является товарным продуктом.