从废弃镍基电池中回收有价金属的研究进展

2废弃镍氢电池回收处理技术
对于废弃镍氢电池，人们采用了各种方法进行处理回收，并取得了显著的进展。目前回收废旧镍氢电池正负极材料的方法主要有传统的火法冶金处理技术、湿法冶金处理技术及新生的电池直接再生技术。国内外对废旧镍氢电池的回收多是将正负极材料分离后，根据不同的正负极材料，采取湿法回收；对于流程简单，对所处理的废旧镍氢电池负极材料类型没有限制及可直接利用现有处理废旧镍镉电池的设备的火法也广泛应用；而电池再生技术就是一种新发展起来的利用废旧电池的活性物质直接再生合金粉的技术，这方法工艺简单，生产成本低，具有资源回收最大化的特点，赢得了人们的很大重视。
2.1火法冶金技术
火法冶金是以回收Ni-Fe合金为目标的电池处理方法。主要利用废旧电池中各元素的沸点差异进行分离、熔炼。具体步骤为：先将废旧镍氢电池破碎，解体，洗涤，以除去KOH电解液。重力分选出有机废弃物，再放入焙烧炉中在600～800℃下焙烧。从排出的烟气废渣中分离和提纯不同的金属。可获得含镍质量分数为50％～55％，含铁质量分数为30％～35％的Ni-Fe合金。日本的住友金属、三德金属等几家公司有能力采用该方法对废弃的Ni-MH电池进行处理，流程如图5所示。该法流程简单、对所处理的废镍氢电池负极合金类型没有限制、可直接利用现有的处理废旧镉镍电池的设备，但是其能耗高，回收的产品是Ni-Fe合金，合金价值比较低，未实现Ni的分离回收，不能回收灰烬中的稀土，而且污染巨大。

图5废镍氢电池火法处理工艺
美国TWCA公司[23]进行了再生利用MH-Ni蓄电池的试验研究，将废的MH-Ni蓄电池通过机械粉碎→清洗→分离有机物→干燥→重熔和适当的合金化处理后，可以中间合金形式回收电池中的大部分Ni、Co等有价金属，所得中间合金可分别用于铸铁生产的合金化，以及某些镍基合金和合金钢生产的原材料等。
2.2湿法冶金技术
湿法冶金技术无需很高的温度、能耗低、不产生有害气体、工艺较成熟、效率较高，将其应用于废旧镍氢电池，可单独回收各种金属。具体步骤为：将电池物理分选，在此阶段废旧镍氢电池经过机械粉碎、去碱液、磁力与重力分离方法处理后，含铁物质将被分离出来；在酸洗过程中，含铁物质被溶解在酸溶液中，根据不同金属盐或氢氧化物的不同溶度积，通过调节溶液的pH值将镍钴以外的其它金属沉淀出来；根据镍、钴的电化学还原电位不同，剩余的镍和钴可以采用金属电沉积技术以金属的形式沉积到电极上，该处理步骤的目的是将稀土元素从混合物中分离或将Zr、Ti、Cr、V金属从混合物中分离，其具体工艺流程如图6。

图6废镍氢电池湿法处理工艺
JaneLyman[24]等人提出一种工艺过程处理失效的AB5型镍氢电池，得到纯化的正极和负极材料。首先将AB5型镍氢电池放到无机酸滤液中，可溶性成分进入滤液，过滤得到不可溶的固态金属。将所得固态金属熔炼得到富含镍的金属粉和金属铁。往滤液中加磷酸盐可得到富含La和Ce的稀土金属沉淀；对溶液进行第二次沉淀可得到金属Ni、Co、Mn和Al。
ZhangPingwei[25]利用湿法回收废旧氢镍电池中的有价金属，提出了回收电池废料主要由5个单元操作步骤组成，最佳浸出条件为：3mol/LHCl、95℃、固液质量比为1∶9、处理时间3h。在此条件下，可浸出96％以上的镍、99％的稀土和100％的钴。VartaBatterie公司用H2SO4溶解氢镍电池废料，然后对浸出液进行溶剂萃取，通过控制pH值、溶剂以及两相体积比，稀土元素、铁、铝等就会以沉淀的形式析出，而液相中则存在与废料中比例相同的镍和钴，然后通过同步电解把处理的中间产物做成可以再利用的中间合金，最后与沉淀出的稀土元素经过电力冶金再加工成混合稀土用来制作新的储氢合金。
2.3镍氢电池再生技术[26-30]
2.3.1镍氢电池正负极二次熔炼再生技术
将收集的贮氢合金废料经过一定预处理，除去废料中的有害杂质，同时添加一定的有价金属，然后进行真空熔炼，直接得到镍氢电池制造所需的合格贮氢合金。该方法具有资源最大化回收，工艺简单等优点。
南开大学新能源材料化学研究所根据镍氢电池贮氢合金的失效原因，采用分别处理电池正负极的方法，对失效镍氢电池负极合金粉使用化学方法处理合金表面的氧化物，然后调整合金中各元素的含量，再冶炼，就能得到性能优良的贮氢合金；对正极包括泡沫镍基片在内进行处理，即可得到性能优异可再用的Ni（OH）2球。