[发明专利]氧化钪稳定氧化锆烧结体中氧化钪、氧化锆的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池的回收领域缺陷、破损或者老化后的固体电解质瓷片的回收，具体涉及将废瓷片氧化钪稳定氧化锆烧结体的溶解浸出，从溶解液中将Zr⁴⁺和Sc³⁺沉淀分离提取的方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池（SolidOxideFuelCell，简称SOFC）作为一种新型节能的绿色能源备受世界各国研究人员关注，其涉及到从家庭用电到用于商业发电，乃至汽车发电等。其中固体氧化物燃料电池作为效率良好，长期稳定性优越的燃料电池，被广泛的研究和应用。

作为固体氧化物型的燃料电池，从电解质材料的电导率、强度等方面考虑，使用全稳定的氧化锆作为原料的烧结片，而且优选为氧化钪稳定的氧化锆电解质片。

随着固体氧化物燃料电池的实用化的推进，氧化锆片能够实现量产，具有弯曲、膨胀、裂纹等缺陷的的氧化锆片数量也随之增加，这种缺陷片由于缩短固体氧化物燃料电池的使用寿命，以及使用过程中老化失效后的电解质片均面临着废弃；但是，用于稳定氧化锆晶型的氧化钪十分昂贵，直接废弃缺陷片和老化片将导致固体氧化物燃料电池制造成本的增加和稀土资源的浪费。

由此，日本专利文献特开平10-218662号公报记载的技术中，由氧化锆的烧结体配制氧化锆粉末，再次成型后烧结得到氧化锆烧结体。更具体的将1.5%～5%的摩尔浓度的氧化钇稳定的氧化锆烧结体进行加热处理，并将单斜晶量增加至50%以上，成为微细的溶胶状离子，根据需要进一步分选后，使用干燥及造粒后的粉末成型，再次烧结。通过该技术得到的烧结体，具有与以往的烧结体同等的物性。该专利文献中记载了再生氧化锆粉末优选的平均一次粒径超过0.3m时为了煅烧需要极高的温度，所述平均一次粒径为小于0.30m的非常微细粒子。

另外，国内专利文献专利申请号为201080034368.X，公开号为CN102471167A的发明专利公开了将氧化钪稳定氧化锆烧结体粉碎得到氧化钪稳定氧化锆烧结粉末，再将该氧化钪稳定氧化锆烧结粉末与未烧结粉末配制成浆料，将该浆料成型为片状再烧结后得到氧化钪稳定氧化锆片。

如上所述，以往氧化钇稳定氧化锆烧结体再生制备氧化锆粉末，由该粉末制备的氧化钇稳定氧化锆烧结体，具有与以往烧结体相同的物性；或者由氧化钪稳定的氧化锆烧结体的再生技术，均为氧化锆烧结粉末与未烧结粉末以一定比例混合制浆，成型，再烧结制备成与以往氧化锆同等物性的烧结体。

但是，据相关研究表明，过多的使用上述再生氧化锆粉末时，与作为再生氧化锆粉末的原料的仅由氧化锆未烧结粉末形成的烧结体相比，得到的烧结体的强度更差，仅由再生烧结氧化锆粉末得不到良好的烧结体。

此外，SOFC使用过程中由于其相的亚稳特性使其在长期工作状态下，电导率下降明显，从而导致电池性能衰减。电解质片逐渐老化失效，仅用上述方法制备的再生氧化锆粉末成型烧结后的电解质片其老化速率会更快，最终将完全转化为老化失效的废瓷片，而且，目前未有二次烧结过程中的缺陷或再生后老化的氧化钪稳定氧化锆烧结体的二次再生相关研究或报道。

随着SOFC产业化，将会有更大量的氧化钪稳定氧化锆烧结电解质片老化失效，以上所述的技术将不能满足仅2%～40%质量的氧化锆烧结粉末与未烧结粉末的混合再生。因此，有必要对固体氧化物燃料电池中由氧化钪稳定氧化锆电解质烧结体的回收技术进行研究。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种氧化钪稳定氧化锆烧结体中氧化钪、氧化锆的回收方法，所述方法公开了对氧化钪稳定氧化锆烧结体中提取的氧化锆和氧化钪粉末的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种氧化钪稳定氧化锆烧结体中氧化钪、氧化锆的回收方法，包括缺陷、破损或老化的氧化钪稳定氧化锆的废瓷片中至少一种，所述方法包括以下步骤：

第一步，将所述氧化钪稳定氧化锆的废瓷片先后用粗破碎及细磨碎设备粉碎至平均粒径大于100m且小于等于1000m；

第二步，将粉碎后的氧化钪稳定氧化锆的废瓷片瓷粉与溶解体系按照1:3～10的比例混合熔融；

第三步，用稀盐酸溶液所述混合熔融物浸出溶解；

第四步，采用络合沉淀法将所述浸出溶液中的Zr⁴⁺离子沉淀回收，经过滤、洗涤、灼烧后得到锆的相应化合物；

第五步，回收Sc³⁺离子，收集步骤四的滤液和洗液，采用氨水，草酸或酒石酸盐多次沉淀法富集、提纯得到纯的氧化钪。