废旧镍镉电池的处理技术

4）选择性浸出与化学沉淀
早在1971年，D.A.Wilson等[21]就利用NH4NO3选择性浸出镉，然后通入CO2气体使镉成为CdCO3沉淀而析出。镉的浸出率可达到94％，但是CO2气体消耗量大。1973年，Hamanasta等[22]对其进行了改进：在加热的条件下用H2SO4浸出废镍镉电池中的镍和镉后，在溶液的值为pH4.5～5时加入沉淀剂NH4HCO3选择沉淀出CdCO3，然后在滤液中加入NaOH和Na2CO3沉淀析出Ni（OH）2。但是为了防止镍的共沉淀，需在其中加入（NH4）2SO4。
徐承坤等人[20]除研究了利用电解法回收镉以外，还对利用化学沉淀法回收镉进行了研究。试验证明，浸出液中的Ni2+浓度比较低，在以碳酸盐作为沉淀剂时不需要再加入（NH4）2SO4来防止Ni（OH）2的产生，镉的沉淀率为99.3％，镍的沉淀率为2.1％。于秀兰[22]根据镍、镉、铁的溶度积的差别，控制适当的pH值，利用沉淀转换法分离镍与镉。但镉的回收率及纯度都不是很理想，一次回收率只有68％左右，纯度为87.8％。如要提高回收率，则需重复操作。张志梅等人[24]将废电池粉碎煅烧后，再与醋酸反应，将铁、镍、镉转化成醋酸盐，除铁之后加入到NaOH溶液中，制成Ni（OH）2和Cd（OH）2混合物，并由X射线衍射实验得到证实。将上述混合物分别添加到密封的Ni/Cd电池的正负极中，检测了正负极活性物质利用率、放电电位、电流和-18℃放电容量。结果表明，含有上述混合物质的电极与对比电极具有相同的性能。此种回收利用废旧Ni/Cd电池方法的特点在于无须分离Cd2+和Ni2+即可实现再利用，从而缩短了电池回收处理的工艺流程。
2.2火法冶金
火法冶金是使废镍镉电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解、挥发及冷凝的过程。火法冶金包括常压冶金和真空冶金2种方法。
废镍镉电池中回收金属的熔点和沸点见表2。从表2可知，镉的沸点远远低于铁、钴、镍的沸点，所以可以将经过预处理的废镍镉电池在还原剂（氢气、焦炭等）存在的条件下，加热至900～1000℃，使金属镉以蒸汽的形式存在，然后镉蒸汽（在喷淋水浴中、蒸馏器等设备中）经过冷凝来回收镉，铁和镍作为铁镍合金进行回收。日本的关西触媒化学公司[9]是将废镍镉电池在900～1200℃的条件下进行氧化焙烧，使之分离为镍烧渣和氧化镉的浓缩液，从而实现镉与镍、铁的资源回收。
表2废镍镉电池中回收金属的熔点℃

真空蒸馏法避免了湿法和常规火法冶金的弊端，此工艺流程短，对环境造成的污染小。朱建新等人[25]在实验室条件下，根据镍镉及铁在不同温度下的蒸汽压（见表3所示）的不同，对镍镉电池的真空蒸馏基本规律进行了探索，分析了温度、压力和时间等工艺因素对镍镉分离效果的影响，并对镍镉电池的真空蒸馏机理进行了研究，为废旧镍镉电池资源化提供了理论依据和实验数据。实验证明在一定的温度和压力的情况下，真空蒸馏可以达到回收镉的目的，镉的纯度可达到99.85％。
表3镉、镍和铁在不同温度下的蒸汽压[25]P/Pa

3结束语
湿法处理工艺流程长，污水的排放有可能造成环境的二次污染。所以如何处理污水是本技术的关键。火法冶金虽无废水之忧，但应注意废气及废渣的处理，真空冶金对环境的影响最小，只是设备投资比较大，但从长远来看应该是一种比较好的选择。
国外已有成熟的废旧镍镉电池的处理技术，国内对废旧镍镉电池的处理回收技术的研究也比较活跃，尤其在高等院校。但这些研究成果多数停留于实验室阶段，用于产业化者甚少，所以此类技术还应向实用化发展。几种废物的回收最好能相互结合在一起，这样可以相互利用回收别的废物时产生的副产物，达到节约能源、减少环境污染、降低成本的目的。
有关废旧镍镉电池的回收技术研究还应加强并应该受到国家的经济支持，应加强宣传教育，促进废旧镍镉电池的回收和镍镉电池的清洁生产和生产技术更新，尽量减少或避免对环境的二次污染。我们国家应该对各种电池的回收加强立法，大力支持新型环保电池的生产和开发。
参考文献：略