本發明涉及一種廢舊鎳氫電池的回收處理工藝。
背景技術：
：隨著工業發展，大量的鎳氫電池被生產出來并使用，這樣隨著時間的推移，廢舊的鎳氫電池就會越來越多，而廢舊鎳氫電池如不處理直接丟棄在大自然中，就會造成很大的污染。同時，廢舊鎳氫電池中的鎳、鈷、稀土含量高，回收價值大。目前國內外采用火法回收廢舊鎳氫電池的廠家稀少，大多數采用焙燒爐、電爐冶煉，存在產品鎳鐵合金價值低，鎳、鐵不可分離回收的問題，同時，整個過程能耗高，效率低，產生硫氧化物和氮氧化物，污染大，爐體煙塵浪費未回收，冶煉過程對爐體、爐底腐蝕性大，安全性低。技術實現要素：本發明旨在提供一種工藝簡單、新穎、安全性較高、污染較小的廢舊鎳氫電池的回收處理工藝。本發明通過以下方案實現：一種廢舊鎳氫電池的回收處理工藝，按以下步驟進行，(a)首先將廢舊鎳氫電池、河砂、石灰石和硫化劑以一定的質量比加入到起爐并處于保溫狀態的富氧側吹還原爐內，往富氧側吹還原爐內充入富氧空氣并加入顆粒煤，保持富氧側吹還原爐內為氧化氣氛并持續升溫，直至加入富氧側吹還原爐內的所有物料完全熔化并將各種金屬元素氧化生成熔池；其中，廢舊鎳氫電池、河砂、石灰石和硫化劑的質量比為(60～85)：(3～10)：(3～10)：(10～25)；為了保證富氧側吹還原爐內為氧化氣氛并持續升溫，充入的富氧空氣的量為1400～1800m3，過氧系數α控制為0.7～0.8，可通過顆粒煤的用量來達到過氧系數α的控制；一般情況下，富氧側吹還原爐內持續升溫至1300℃以上，就可以達到所有物料完全熔化的目的。實際操作時，為了便于操作及考慮工作效率，一般此步驟的時間控制在30～80min即可達到所有物料完全熔化并將各種金屬元素氧化生成熔池的目的；(b)之后繼續往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤和硫化劑并充入富氧空氣，保持富氧側吹還原爐內為還原氣氛，熔池內的鎳、鈷和鐵元素發生造硫過程形成冰鎳，所述冰鎳將進入爐缸并將冰鎳從虹吸口處壓出，收集所述冰鎳，其余金屬元素以氧化物形式形成稀土渣，所述稀土渣上浮進入渣層；為保證富氧側吹還原爐內為還原氣氛并及時提供熱量，充入的富氧空氣的量為1400～1800m3，過氧系數α控制為0.4～0.5，可通過顆粒煤的用量來達到過氧系數α的控制；加入的硫化劑的量為步驟(a)中所加入的廢舊鎳氫電池總重量的10～25％。實際操作時，為了便于操作及考慮工作效率，一般此步驟的時間控制在30～60min；(c)最后往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤并充入富氧空氣，升溫直至溫度達到1350～1500℃，將稀土渣從渣口放出并以水淬方式降溫收集。為保證富氧側吹還原爐內溫度達到要求，充入的富氧空氣的量為1400～1800m3，過氧系數α控制為0.6～0.7，可通過顆粒煤的用量來達到過氧系數α的控制。實際操作時，為了便于操作及考慮工作效率，一般此步驟的時間控制在10～30min。所述步驟(a)、(b)和(c)中均產生煙塵，所述煙塵上升至爐頂流出至鍋爐降溫后經收塵裝置收集。所述富氧空氣的氧氣含量一般為40～80％，具體氧氣含量為多少，可根據過氧系數調整。本發明中，過氧系數α為燃燒1kg燃料所實際供給的氧氣質量與完全燃燒1kg燃料所需的理論氧氣質量之比；例如一定質量的氧氣與碳完全燃燒就為1，過氧系數α為0.7就表示為燃燒1kg碳所實際供給的氧氣質量/完全燃燒1kg燃料所需的理論氧氣質量的值等于0.7。步驟(a)定義為氧化升溫期，廢舊鎳氫電池、石灰石、河沙、硫化劑分別通過皮帶連續送入，并通過中控調控顆粒煤和富氧空氣的用量，顆粒煤、硫化劑及廢舊鎳氫電池中的隔膜、塑料等有機物與富氧空氣反應，為爐體產生熱供應，廢舊鎳氫電池中的各種金屬元素如鎳、鈷、鐵、稀土、錳、鋁和鋅等開始與氧氣反應，形成熔池。步驟(b)定義為還原期，此刻不進原料，只通過中控調控加入顆粒煤、硫化劑和富氧空氣的用量，為爐體產生熱供應的同時，產生還原氣氛，硫化劑與鎳、鈷、部分鐵元素發生造锍過程，產生冰鎳，進入富氧側吹還原爐的爐缸，大多數鐵和絕大多數的稀土、錳、鋁、鋅仍然以氧化物的形式上浮進入渣層。還原期末，持續產生的冰鎳通過富氧側吹還原爐是的虹吸口壓出爐外。冰鎳可送下游通過現有技術磨浮濕法回收鎳、鈷、鐵。步驟(c)定義為放渣期間，此刻不進原料，只通過中控調控加入顆粒煤和富氧空氣的用量，提升爐溫至1350～1500℃，從富氧側吹還原爐的渣口放出稀土渣并水淬降溫，稀土渣可進一步回收稀土，回收稀土的方法可為現有技術中的任何一種。本發明的一種廢舊鎳氫電池的回收處理工藝，利用富氧側吹還原爐熔池熔煉的特點，無需將廢舊鎳氫電池進行破殼拆解，從富氧側吹還原爐的風口充入富氧空氣，攪拌力度大，能量利用率高。富氧側吹還原爐的水套掛渣保護爐體，爐底由鉻鎂磚、保溫磚保護，抗腐蝕能力強，生產安全性高。本發明方法，生產效率快，能耗低，適用于大規模處理廢舊鎳氫電池；本發明方法，工藝路線簡單新穎，產品為冰鎳和稀土渣，產生的煙塵可通過鍋爐經收塵裝置收集處理，本發明產生的冰鎳可通過濕法進一步分離提純鎳、鐵、鈷，稀土渣可進一步根據現有技術回收稀土，回收的鎳、鐵、鈷及稀土的純度高，價值大。具體實施方式以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于實施例之表述。實施例1一種廢舊鎳氫電池的回收處理工藝，按以下步驟進行，(a)首先將廢舊鎳氫電池、河砂、石灰石和硫化劑按質量比75：5：6：14通過皮帶連續輸送至富氧側吹還原爐的爐料進口處加入到起爐并處于保溫狀態的富氧側吹還原爐內，同時通過富氧側吹還原爐的風口往富氧側吹還原爐內充入氧氣含量為80％的富氧空氣1600m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.8，保持富氧側吹還原爐內為氧化氣氛并持續升溫至1700℃，直至加入富氧側吹還原爐內的所有物料完全熔化并將各種金屬元素氧化生成熔池；整個過程的時間控制為40min；(b)之后繼續往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤和硫化劑并充入氧氣含量為50％的富氧空氣1700m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.5，加入的硫化劑的量為步驟(a)中所加入的廢舊鎳氫電池總重量的10％，保持富氧側吹還原爐內為還原氣氛，使得熔池內的鎳、鈷和鐵元素發生造硫過程形成冰鎳，冰鎳進入爐缸并將冰鎳從虹吸口處壓出，收集冰鎳，其余金屬元素以氧化物形式形成稀土渣，稀土渣上浮進入渣層；整個過程的時間控制為30min；(c)最后往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤并充入氧氣含量為80％的富氧空氣1600m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.7，直至富氧側吹還原爐內溫度達到1500℃，此時將稀土渣從渣口放出并水淬降溫收集，整個過程的時間控制為10min。步驟(a)、(b)和(c)中產生的煙塵上升至爐頂流出至鍋爐降溫后經回收裝置收集。將產品冰鎳進行檢測，其組成為Ni3S2、NiO、NiS、FeS、CoS、CoO，各成分元素含量如表1所示。表1冰鎳各成分元素含量元素名稱NiCoFeS含量(％)5041518將產品稀土渣進行檢測，各組成含量如表2所示。表2稀土渣各組成含量組成名稱RE2O3NiOCo3O4SiO2FeOCaOMnO2ZnOAl2O3含量(％)9.40.50.1293421211實施例2一種廢舊鎳氫電池的回收處理工藝，按以下步驟進行，(a)首先將廢舊鎳氫電池、河砂、石灰石和硫化劑按質量比70：8：9：13通過皮帶連續輸送至富氧側吹還原爐的爐料進口處加入到起爐并處于保溫狀態的富氧側吹還原爐內，同時通過富氧側吹還原爐的風口往富氧側吹還原爐內充入氧氣含量為75％的富氧空氣1700m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.7，保持富氧側吹還原爐內為氧化氣氛并持續升溫至1600℃，直至加入富氧側吹還原爐內的所有物料完全熔化并將各種金屬元素氧化生成熔池；整個過程的時間控制為60min；(b)之后繼續往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤和硫化劑并充入氧氣含量為55％的富氧空氣1500m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.5，加入的硫化劑的量為步驟(a)中所加入的廢舊鎳氫電池總重量的15％，保持富氧側吹還原爐內為還原氣氛，使得熔池內的鎳、鈷和鐵元素發生造硫過程形成冰鎳，冰鎳進入爐缸并將冰鎳從虹吸口處壓出，收集冰鎳，其余金屬元素以氧化物形式形成稀土渣，稀土渣上浮進入渣層；整個過程的時間控制為45min；(c)最后往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤并充入氧氣含量為60％的富氧空氣1600m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.7，直至富氧側吹還原爐內溫度達到1450℃，此時將稀土渣從渣口放出并以水淬方式降溫收集，整個過程的時間控制為20min。步驟(a)、(b)和(c)中產生的煙塵上升至爐頂流出至鍋爐降溫后經回收裝置收集。將產品冰鎳進行檢測，其組成為Ni3S2、NiO、NiS、FeS、CoS、CoO，各成分元素含量如表1所示。表1冰鎳各成分元素含量元素名稱NiCoFeS含量(％)5531225將產品稀土渣進行檢測，各組成含量如表2所示。表2稀土渣各組成含量實施例3一種廢舊鎳氫電池的回收處理工藝，按以下步驟進行，(a)首先將廢舊鎳氫電池、河砂、石灰石和硫化劑按質量比65：12：11：12通過皮帶連續輸送至富氧側吹還原爐的爐料進口處加入到起爐并處于保溫狀態的富氧側吹還原爐內，同時通過富氧側吹還原爐的風口往富氧側吹還原爐內充入氧氣含量為70％的富氧空氣1650m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.75，保持富氧側吹還原爐內為氧化氣氛并持續升溫至1500℃，直至加入富氧側吹還原爐內的所有物料完全熔化并將各種金屬元素氧化生成熔池；整個過程的時間控制為80min；(b)之后繼續往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤和硫化劑并充入氧氣含量為55％的富氧空氣1700m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.6，加入的硫化劑的量為步驟(a)中所加入的廢舊鎳氫電池總重量的20％，保持富氧側吹還原爐內為還原氣氛，使得熔池內的鎳、鈷和鐵元素發生造硫過程形成冰鎳，冰鎳進入爐缸并將冰鎳從虹吸口處壓出，收集冰鎳，其余金屬元素以氧化物形式形成稀土渣，稀土渣上浮進入渣層；整個過程的時間控制為80min；(c)最后往富氧側吹還原爐內加入顆粒煤并充入氧氣含量為60％的富氧空氣1600m3，通過控制顆粒煤的用量來控制過氧系數α為0.7，直至富氧側吹還原爐內溫度達到1350℃，此時將稀土渣從渣口放出并以水淬方式降溫收集，整個過程的時間控制為30min。步驟(a)、(b)和(c)中產生的煙塵上升至爐頂流出至鍋爐降溫后經回收裝置收集。將產品冰鎳進行檢測，其組成為Ni3S2、NiO、NiS、FeS、CoS、CoO，各成分元素含量如表1所示。表1冰鎳各成分元素含量元素名稱NiCoFeS含量(％)5041021將產品稀土渣進行檢測，各組成含量如表2所示。表2稀土渣各組成含量組成名稱RE2O3NiOCo3O4SiO2FeOCaOMnO2ZnOAl2O3含量(％)7.80.512536222.111當前第1頁1 2 3