镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池;镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液;氢-镍电池中镍、钴元素在电池正极中所占百分比分别约为56%与60%,负极中镍、钴及稀土元素分别占38.5%、7.11%与26%以上;废旧氢-镍电池混合电极材料在不同酸系中的镍元素浸出率高于电极分开处理时的浸出率,这与电池正、负极组成物质有关,对稀土去除后的电极浸出液中滞留的钴元素分别采取了碱沉析出和氧化沉淀两种分离方法;通过对比分析发现,采用碱沉分离时,所得产品为Co(Ⅱ)与Co(Ⅲ)氢氧化物的混合物,而用次氯酸钠为氧化剂在控制溶液pH=3.6 时,可有效地氧化沉淀了废旧氢-镍电池电极材料中的钴元素;笔者就废旧镍氢电池回收处理工艺技朮介绍如下。
一、氢-镍电池由于其电极材料中镉、铅、汞等重金属元素含量不及镉-镍电池中重金属元素含量大,因此被称为“环保电池”,与镉-镍电池相比,氢-镍电池的预计循环寿命比镉-镍电池要长40%,所以在市场上氢-镍电池比镉-镍电池更有竞争优势。作为一种便携式可重复使用的能源,氢-镍电池在工业、农业、国防以及日常生活中得到越来越广泛的应用。
二、氢-镍电池的使用寿命一般为两年左右,如果以1500 万只/月的生产能力计算,那么每年失效的氢-镍电池的数量是相当可观的。氢-镍电池中镍的毒性相对镉而言较小,但镍的含量超过一定浓度范围时,会对人体产生不良影响和危害,镍中毒主要引起呼吸系统损害,严重者神志模糊或昏迷,并发心肌损害;钴是人体和植物所必需的微量元素之一,在人体内钴主要通过形成维生素B发挥生物学作用及生理功能,但水中钴含量超过一定量时,会对水的色、嗅、味等性能产生影响,并有中毒和致癌作用: 1、灌溉用水中钴的浓度为0.1~0.27mg/L时,对西红柿等植物会产生毒害作用,硫酸钴浓度为2mg/L可使农作物生长减缓,甚至枯萎; 2、当水体中钴含量达到0.9mg/L 时将危害水体的自净能力,当钴含量高达7.0~15.0 mg/L 时将导致鱼类死亡。 3、随着人们环保意识的逐渐提高,对镍、钴等元素的排放限制将越来越严,美国加州的环保法已对镍的最大溶出量作了规定,Ni的最大允许溶出量(20mg/L)较其最大溶出量(320~900mg/L)低16~45 倍,限制之严可见一斑,欧洲国家规定的Ni的最大溶出量更低为2mg/L。各国环境保护法对金属排放量的限制必然促进废旧氢-镍电池的回收,对废旧氢-镍电池的回收处理有利于保护环境。
三、废旧的氢-镍电池中含有大量可回收的有价金属元素,随着矿产资源的日益枯竭,使有色金属资源回收再生利用势在必行。 1、中国电池制造行业产销需求与投资分析报告显示,近年来亚洲地区不锈钢产量的增长带动了对镍需求的增长;预计今后5年,世界不锈钢产量年平均增长率为5.7%,亚洲尤其是我国产量增长率更高。 2、2003年全球镍市场的供需缺口为5.6万吨。由于镍需求继续增长,而供给短期内不能迅速提高,2004年和2005年全球镍市场仍存在供需缺口,氢-镍电池中含有大量有价值的金属如Ni、Co、Al 、La、Ce等,研究开发废旧氢-镍电池材料的再生利用技术除对金属资源的有效利用具有重要经济价值外,还可缓解当前镍、钴等金属资源紧缺,降低电池的生产成本。 3、作为全球电池生产大国之一的中国,其电池年产量占全球电池年产量的1/3,仅小型氢-镍电池的年产量就可达到每年16亿只,为配套23亿AB5的氢-镍电池产业,将年耗混合稀土金属7636吨,金属镍22599吨,金属钴3882.7吨,金属锰1725吨,金属铝287.5吨。 4、废旧氢-镍电池中含有36~42%的镍,3~4%的钴和8~10%的稀土元素,建立废旧氢-镍电池回收体系,将有利于保护环境和充分利用有色金属资源。
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