[发明专利]从废旧碱性电池生产微量营养素的方法

说明书

本发明涉及一种处置废旧碱性电池的黑色物质的浸取溶液的方法，该浸取溶液(14)包括溶于酸性溶液中的金属，并且在该方法中，通过施加至少一种金属形式的非贵金属(58)作为置换沉淀剂(47)，通过置换沉淀操作(48,104,207,309)从浸取溶液除去(D)一种或多种元素(49)。除了至少一种金属形式的非贵金属以外，还将一种或多种选自硫酸盐和硝酸盐的另外置换沉淀剂(27)用于置换沉淀操作中，从而将浸取溶液处置成至少含锰和锌的硫酸盐溶液的产物(17,17’，17”)，该溶液适用于肥料中的微量营养素或本身辅助植物的生长和健康。此外，本发明还涉及处置废旧碱性电池的黑色物质的方法。

本发明涉及一种处置废旧碱性电池的黑色物体的浸取溶液的方法，该浸取溶液包括溶于酸性溶液中的金属，并且在该方法中，通过施加至少一种金属形式的非贵金属作为置换沉淀剂由置换沉淀操作从浸取溶液中除去一种或多种元素。更具体地，本发明尤其涉及用于回收和回收利用在废旧碱性电池中发现的金属的方法。

碱性电池占所有收集废旧电池的约80％。因此，对于寻找一种用于回收已在废旧碱性电池中的用过的金属的方法具有需求和兴趣。碱性电池主要是主要由锌/氧化锌和二氧化锰(Zn/ZnO和MnO₂)组成的电池，因此是多金属混合物。在碱性电池中，阳极(负极)由锌粉末制成，该锌粉末具有更大的表面积以增加电流，而阴极(正极)由二氧化锰组成。在碱性电池单元(新碱性电池的标称电压为1.5V)中，存在氢氧化钾的碱性电解质，而锌碳电池具有酸性电解质。除了上述主要物质外，碱性电池中还存在重金属，例如镍和铜。

例如欧洲专利申请公开号EP0620607A1例示了关于废旧碱性电池的处置的现有技术。它公开了一种方法，其中将废旧电池破碎，然后将破碎的颗粒进行磁处理，以将铁类材料与Hg、Mn、Zn、Cd或Ni分离。然后通过浮选工艺除去不溶的残余物。用调节至pH值为2.5-4的硫酸溶液处理剩余的固体残余物，以除去Hg。除去Hg后，通过添加更多的硫酸进一步酸化剩余的溶液。然后对该溶液进行电解，其中将Zn沉积在阴极上，将Mn沉积在阳极上(其因此是所需金属的分离)。

另一出版物，国际专利申请公开号WO03021708，公开了一种方法，其中将用过的电池破碎并磁选，或进行热处理，通过碱磨耗处理以除去任何可溶性盐(例如氯化物)。然后，在还原剂(例如过氧化氢)的存在下在超声下通过硫酸浸取剩余的固体。然后通过添加2,5.二巯基噻二唑或Zn粉从溶液中除去Hg。之后，通过锌置换沉淀去除重金属(热条件下的锌粉末)。最后，Zn和Mn与碱性或中性盐(锰为MnCO₃形式，Zn为Zn-氨络合物形式)分离。

另一种替代性途径可以根据Ferella等人的文章JournalofPowerSources183(2008)805-811，其提出了一种路线，在该路线中，使用H₂SO₄从破碎的碱性电池浸取锌，然后在900℃下烘烤剩余的碳和锰以生成氧化锰并将碳残余处置成二氧化碳。锌溶液将包含锌和硫酸。该文章提出了锌的电解冶金(或电萃取)途径。

另外，国际专利申请公开号WO2013/124399A1和欧洲专利申请公开号EP1148571B1公开了处置废旧碱性电池的碱性黑色物质的一些其他方法。在后者中，通过使用锌作为置换沉淀剂进行置换沉淀，将碱性黑色物质的浸取溶液提纯出除镍以外的重金属。镍通过络合去除，这使重金属的去除过程复杂化。Sayilgan等人的文章，A review of technologiesfor the recovery of metals from spent alkaline and zinc-carbon batteries,Hydrometallurgy,2009,Vol.97,p.158-166，也公开了相关技术。

回收废旧碱性电池中用过的金属的许多已知方法使用电解或其他方法以将锌和锰彼此分离，这使得它们在商业上不那么受欢迎。因此，需要一种有效、成本有效和安全的方法来回收碱性电池中存在的金属。因此，迫切需要一种对环境无害且在技术-经济上更可行的回收利用技术。特别地，重金属元素的去除效率低，并且去除过程不是成本有效的。