从废旧锌锰电池中制取碳酸锰的工艺研究

从废旧锌锰电池中制取碳酸锰的工艺研究（精选3篇）

篇1：从废旧锌锰电池中制取碳酸锰的工艺研究

从废旧锌锰电池中制取碳酸锰的工艺研究

通过对浸取液的.种类、浓度、用量和浸泡时间进行对比实验,得出了从废旧锌锰干电池中制取碳酸锰的最佳工艺条件:在常温下,取5.0g碳包,用35 mL 4 mol・L-1盐酸浸泡18h,再用1:6氨水除去溶液中的铁,滤波加入碳酸钠溶液调pH为7～8,水浴除去二氧化碳,抽滤得到碳酸锰,产率为69.58%,纯度为91.64%.

作 者：杨葵华 黎国兰 罗玲 YANG Kui-hua LI Guo-lan LUO Ling  作者单位：绵阳师范学院化学与化学工程学院,四川绵阳,621000 刊 名：绵阳师范学院学报 英文刊名：JOURNAL OF MIANYANG NORMAL UNIVERSITY 年，卷(期)：2010 29(2) 分类号：X705 关键词：锌锰电池   回收   碳酸锰   工艺  

篇2：从废旧锌锰电池中制取碳酸锰的工艺研究

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器:SHT型搅拌数显恒温电热套 (菏泽市大华仪器有限公司) ;B—220恒温水浴锅 (上海亚荣生化仪器厂) ;X85—2恒温磁力搅拌器 (上海梅颖浦仪器仪表) ;等离子体光谱 (ICP—AES) 仪 (美国Perkin Elmer OPTIMA8000型) 。

试剂:盐酸 (A.R) , 氨水 (A.R) , 无水氯化锰 (A.R) 。

1.2 实验方法

取废旧锌锰电池 (5号) 若干, 剥开、分类, 回收锌皮、铜帽、碳棒等, 用蒸馏水浸泡黑色粉末以除去水溶性物质, 过滤得滤液 (可回收NH4Cl、Zn Cl2) 和滤渣, 将滤渣放在蒸发皿上加热到粉末, 呈红热状态, 以除去易挥发的碳、汞等物质, 冷却后得到棕黑色粉末固体, 灼烧过程约2 h[6,7]。称取一定质量的灼烧后粉末, 分别探索盐酸的浓度、盐酸的体积、盐酸浸泡时间、水浴加热温度和反应时间等对锰资源的回收的影响, 从而探索出制备氯化锰的最佳条件。

在对黑色锰粉混合物进行化学处理制取氯化锰过程中, 主要化学反应如下:

生产氯化锰的工艺流程见图1。

2 结果与讨论

2.1 盐酸浓度对氯化锰回收影响

取4 g灼烧后黑色粉末 (为粗二氧化锰) , 用不同浓度的盐酸浸取, 并在90℃的水浴中反应生成氯化锰, 热过滤, 浓缩滤液, 有黄色固体析出, 并加适量蒸馏水溶解后, 再加入1∶6的氨水调p H为5~6, 过滤除去铁, 将滤液浓缩、结晶、加热即得淡粉红色的氯化锰。根据反应方程式 (1) 由二氧化锰的质量可求出氯化锰的理论质量, 再根据实际氯化锰质量可求出氯化锰的回收率。

由表1可知:盐酸浓度对氯化锰的回收率有较大的影响。当盐酸浓度为12 mol/L时, 回收氯化锰为5.58 g, 回收率为96.3%。因此, 本实验选择12 mol/L的盐酸作浸取液回收氯化锰。

2.2 固液比对氯化锰回收影响

按上述实验方法, 盐酸浓度为12 mol/L, 改变盐酸的体积, 研究其对氯化锰回收的影响。由表2可知:当固液比 (g/m L) 为1∶5时, 氯化锰的回收率最高达91.5%;再增大盐酸的体积, 氯化锰的回收率降低。因此, 本实验所选择的固液比为1∶5。

2.3 浸泡时间氯化锰回收影响

由图2可知, 盐酸浓度为12 mol/L, 固液比为1∶5时, 改变浓盐酸的浸泡时间对氯化锰回收率的影响呈现先下降再上升趋势, 这与浓盐酸具有挥发性有关。故本实验对焙烧后的样品不进行浸泡处理, 而是加入浓盐酸后直接水浴加热来制取氯化锰。

2.4 水浴温度对氯化锰回收影响

盐酸浓度为12 mol/L, 固液比为1∶5时, 水浴温度对氯化锰回收有一定的影响。由表3可知, 随水浴温度升高, 反应速度加快, 制得的氯化锰质量增大, 在90℃时其回收率达94.6%。再升高温度, 生成的氯化锰质量降低, 且沸水易溅出, 不宜操作。故选择回收氯化锰的最佳水浴温度为90℃。

2.5 反应时间对氯化锰回收影响

由表4可知, 水浴反应时间对氯化锰回收率有一定的影响。盐酸浓度为12 mol/L, 固液比为1∶5, 水浴温度为90℃时, 增长反应时间, 制得的氯化锰质量增大, 反应时间为1.5 h其回收率最大达94.8%, 再增加反应时间制得氯化锰质量减小。故选择回收氯化锰的最佳反应时间为1.5 h。

2.6 产物纯度分析

在制备氯化锰过程中, 采用了1∶6的氨水 (p H=5~6) 除铁等杂质[8], 用ICP原子发射光谱分析所得氯化锰样品中锰、铁、锌元素的含量。配制质量浓度在0.02~3μg/m L锰、铁、锌的标准溶液, 采用混标法做锰、铁、锌的标准曲线, 其线性回归率分别为0.999 994、0.999 990、0.999 934。取100 mg样品溶于100 m L容量瓶中, 稀释至10μg/m L, 用ICP原子发射光谱测氯化锰样品中锰、锌、铁元素的含量。实验结果见表5。样品中铁、锌等杂质含量较低, 氯化锰纯度高达98.9%, 制得氯化锰样品可达到化学纯, 可作化学试剂或工业原料生产制备其他物质。

3 结论

利用干湿法技术, 废旧锌锰电池中的黑色粉末经蒸馏水浸泡、过滤、烘干、焙烧、盐酸水浴加热等操作, 探索出制取氯化锰的最优条件:盐酸浓度为12 mol/L, 固液比为1∶5, 水浴温度为90℃, 反应时间为1.5 h, 回收制得的氯化锰产率可达96.3%, 产物纯度为98.9%, 可达到化学纯要求。该干湿法回收技术操作简单、投入少、产率高、纯度高, 在经济和技术上都有可行性, 有望形成废旧锌锰电池中资源化工业生产路线, 能更好地促进固体废弃物的综合利用。从废旧电池中提取的锌、锰等金属资源, 不仅能促进金属资源化重复利用, 还可消除废旧电池对环境的污染, 使经济、社会、人与环境更加和谐发展。

摘要：利用干湿法回收技术, 对废旧锌锰电池中的锰资源进行回收处理。将废旧电池中的黑色粉末先用水浸泡, 过滤后焙烧, 再用不同浓度的HCl经水浴加热来制取MnCl2。实验表明, 当HCl的浓度为12 mol/L、固液比为1∶5、反应时间为1.5 h、水浴温度为90℃时, MnCl2的产率可达96%, 其纯度可达98.9%。该干湿法回收技术操作简单, 投入少, 产率高, 纯度高。

关键词：废旧锌锰电池,回收利用,干湿法,氯化锰

参考文献

[1] 李灵香玉, 马香娟.废旧电池的环境污染与资源化利用.科技情报开发与经济, 2006; (7) :143—144

[2] 蔡孝凡.论废旧电池的污染及防治.甘肃科技, 2005; (7) :104 —106

[3] 赵东江, 马松艳, 田喜强.废旧锌锰电池回收利用的研究现状.中国资源综合利用, 2006;24 (3) :14—18

[4] 李继洲, 王郁.废旧干电池资源化技术评述.上海环境化学, 2002;21 (1) :28—31

[5] 李月红, 王晓, 赵联朝, 等.由废旧锌锰电池回收氯化锰和锌的一种工艺.河南科技大学学报 (自然科学版) , 2004;25 (5) :93 —95

[6] 赵东江, 田喜强.废旧锌锰电池回收利用的研究.应用化工, 2005;34 (10) :650—652

[7] 王玲, 王珊珊, 屈亚娟等.废旧电池中铜锌锰及氯化铵的分离和利用.广东微量元素科学, 2008;15 (9) :57—60

篇3：从废旧锌锰电池中制取碳酸锰的工艺研究

我国是全球最大的铅酸蓄电池生产国、消费国和出口国。发达国家铅酸蓄电池工业水平较高主要体现: (1) 自动化程度高, 其生产工艺已全部实现自动化, 同时也为蓄电池的高质量提供了保证条件。 (2) 蓄电池质量好, 蓄电池的寿命较长, 可达3～5年, 启动性能等其他指标较好。 (3) 铅单耗低, 一般13～15kgPb/KVAH。 (4) 蓄电池向密封免维护方向发展。而众所周知, 我国铅酸蓄电池的寿命为1.5～2年, 也就是说, 我国现每年约有8000万只约200万吨废旧铅酸蓄电池产生。

2011年7月的国家环保专项治理风暴, 铅酸蓄电池行业面临洗牌, 根据工信部《电池行业重金属污染预防方案》, 2013年前淘汰Cd>0.002%铅酸蓄电池, 淘汰20万KVAH/年规模以下的铅酸蓄电池生产企业, 限制新建50万KVAH/年规模以下铅酸蓄电池生产项目 (不含先进新型铅酸电池) 。

届时, 全国的铅酸蓄电池将由2000多家整顿到300家以内 (包括回收再生铅企业) , 加强对铅尘、酸雾、废水等的治理, 将成为这次环保整顿的主题。同样, 如何由粗放型的手工操作转为成熟的综合回收设备与工艺, 也是诸多废旧铅酸蓄电池回收企业面临的难题。

2 废旧铅酸蓄电池的基本组成

废旧铅酸蓄电池破开后碎片成分含量如表1所示:

由表1可见, 废硫酸及铅膏中PbSO4的处理将成为回收技术的关键, 由于经济效益的驱动, 小个体户在回收过程缺乏环保意识, 随意拆解, 有毒废酸人员倾倒, 致使废旧铅酸蓄电池对环境造成二次污染。

3 国外先进的废旧铅酸蓄电池再生利用设备与工艺

一般国内外成熟的再生工艺为:先将全部废旧铅酸蓄电池破碎, 废硫酸囤积后直接外卖, 通过振动筛分出铅膏, 送入脱硫反应器形成碳酸铅和硫酸钠溶液。碳酸铅经溶解后电解槽电积得电解铅, 硫酸钠溶液浓缩蒸发结晶得硫酸钠产品。

通过水力分离使合金铅与壳体聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯隔板和硬胶。合金铅经过各种不同工艺熔铸成各种规格符合要求的合金铅。

3.1 意大利ENGITEC IMPIANTI (EI) 安奇泰克股份公司

该公司从1968年开始进行废旧铅酸蓄电池的回收利用, 1982年提出了CX-EW技术。该技术的主要特点为: (1) 铅板在低温下连续熔炼, 排出的含铅烟尘很少, 空气中的含铅量<50μg/m3。 (2) 废旧铅酸蓄电池中的铅近60%变为电解铅 (99.99%) , 另外40%则变为含Sb2-2.5%的铅锑合金。 (3) 几乎没有SO2排放, 炉渣Pb<0.5%。 (4) 生产过程的废水全部循环使用, 无废水外排。

该技术的破碎分离系统如图1所示。

3.2 意大利BERNARDI博纳地公司

该公司于2003年进入再生设备领域, 首先立足于环境保护, 各项污染物排放指标均符合欧盟标准, Na2SO4含量99.5%, 使用自主研发的压滤器、结晶塔, 铅锭Pb99.97%。

该公司破碎设备的最主要特征连接紧凑 (如图2) , 占地面积很小, 可节省基建投资;所有破碎设备均使用不锈钢材质。但是后面使用火法熔炼提铅, 对设备的密封性能要求高。

3.3 意大利MERLONI梅洛尼公司

最主要特征为使用三级破碎工艺, 保证物料足够细度, 彼此的互含率相对较低。产品软铅纯度达99.985%。

缺陷为铅的熔炼、除铜锑锡精炼和铸造均使用火法工艺, 对设备的密封性能及收尘效果要求很高。

3.4 美国沃尔兹集团

沃尔兹BRS系统是专门设计用来破碎完整的含酸铅酸蓄电池并将破碎材料分类的设备。采用水力分选技术, 将金属铅、铅膏、塑料和隔板材料分离回收。破碎分选系统全部采用特殊的不锈钢和不锈钢合金制造。再生铅回收和冶炼系统与墨西哥LMT公司合作, 开发“绿色渣”技术。铅的回收率达98%以上, 废电池总体回收率达97%以上, 再生铅纯度达99.985%。

4 国内技术

江苏三环实业 (集团) 股份有限公司, 原宜兴市第三环保设备厂, 创建于1978年, 是集环保设备、蓄电池专用生产设备、蓄电池专用环保设备、制药设备等专业生产企业。本厂新老厂区占地5.4万平方米, 建筑面积2.4万平方米, 固定资产3500万元。厂址主要位于宜兴市徐舍镇宜丰。建有三环设计研究所, 拥有56多名科技人员:其中有高级工程师5名及中级工程师11名。拥有员工约700余人。依托雄厚的技术力量、先进的生产工艺、严格的质量控制, 以科技为导向, 锐意进取, 勇于创新, 年产值8000万元以上, 生产的产品畅销全国26个省市及印度、印度尼西亚、土尔其、墨西哥, 日本、朝鲜、越南等周边国家。

公司在蓄电池行业生产装备上是国内最大的企业之一, 与国内95%的蓄电池厂家建立了业务关系, 专业从事铅酸蓄电池建设工程设计咨询及其蓄电池专用设备和配套环保设备开发、制造、服务的技术先导型企业。

5 结论

废旧铅酸蓄电池再生回收工艺技术发展趋势向全湿法工艺进行, 具体可分为:第一类电解和电积法, 即废旧铅酸蓄电池经破碎分选后, 金属部分用柏兹电解法电解, 铅膏部分转化后用硅氟酸、氟硼酸浸出, 浸出液进行电积得金属铅;第二类固相电解还原法, 基于铅、铅化合物在电池充电或放电过程中能被还原或氧化的性质, 将铅膏物料不经脱硫转化等处理作为电积, 直接在直流电作用下, 在碱性或酸性介质中电解产出纯铅 (如理士电池公司) ;第三类, 制取铅盐化合物, 如硝酸铅、氯化铅等;另外, 可以与铅精矿配料后直接进行底吹熔炼 (如豫光金铅集团) , 因为有二氧化硫的回收制酸系统。

参考文献

[1]有色金属技术经济研究中心软科学室.铅锌市场调研及预测研究[R].