先进电池镍金属氢化物NiMH回收工艺优化
已经对镍/MH电池的火法冶金加工的替代品进行了初步研究。湿法冶金处理提供金属盐作为产品，与冶炼生产的原生金属相比，在某些情况下可能会带来市场稳定性的好处。另一个好处是分离和回收其他有价值的成分，如钛、钒、锆和稀土可能成为可能。美国矿务局(USBM)对湿法冶金处理方案进行了数年的探索性研究[32,33]，得出的结论是，这些方案对于含有AB2或AB5氢化物合金的电池废料确实可行。AB2金属氢化物电极通常含有约54%的Ni + Co, 42%的Ti + V + Zr和4%的其他元素(Al, Cr)。AB5电极由镍基板上的LaNi5型合金组成。该合金含有约33%的稀土，10%的Co, 50%的Ni, 0.12%的Fe和6%的其他金属(Mn, Al)。USBM评估了几种不同的浸出方案和酸溶液对整个电池、破裂电池和组件的萃取效率。研究发现，两段浸出工艺对浓缩溶液中的钛(Ti)、钒(V)、锆(Zr)和铬(Cr)特别有效。初步沉淀试验从溶液中回收部分分离的金属pH值调整，碳酸盐沉淀或草酸沉淀，尽管生产最高纯度产品的最佳方法尚未确定。镍和钴可通过电积或溶剂萃取以及沉淀法回收。
化学分离或物理/化学分离可产生的营业收入分离进程在为国家科学院准备的一份报告中，将回收Ni/MH电池的方法与火法冶金工艺进行了比较可再生能源实验室(NREL)，位于科罗拉多州戈尔登的DOE设施[34]，火法冶金工艺与由INMETCO．对AB2和AB5氢化物合金电池设计的收益(或成本)进行了估算。成本计算中的其他一般假设是，该工厂位于加利福尼亚州，每年处理3万吨电动汽车电池。化学工艺的基础是对电池材料进行酸浸，然后沉淀除镍和钴外的所有材料，这些材料通过电积回收。回收的主要产品有废铁镍、废钢、聚丙烯和金属镍。在物理/化学分离过程中，电池电极在化学处理之前被物理分离，金属氢化物合金粉末被回收并返回到氢化物合金生产商。其余的过程与化学过程非常相似。
对于火法冶金工艺，所有的电池电极和粉末被熔炼以形成镍铁产品和富含氢化物合金成分的炉渣。含有AB2合金的电池炉渣可以进一步冶炼以生产钒铁，而稀土生产商可能对AB5电池炉渣中富集的稀土含量感兴趣。唯一的其他产品是废钢和一个非常低品位的炉渣冶炼后的钒铁产品。
在最有利的情况下(物理分离/化学工艺)，通过回收工艺获得的回收产品的收益预计在AB5合金处理的电池16.70美元/千瓦时和AB2合金的18.50美元/千瓦时之间。这主要是因为对物理分离的氢化物合金废料所假定的信贷价值，尽管如果没有它，预计该过程仍将产生少量收入。对于AB5合金来说，化学工艺的收入为9.50美元/千瓦时，是第二好的，而火法冶金工艺的收入为4.15美元/千瓦时。对于AB2合金，火焰冶金工艺在7.50美元/kWh时看起来更好，但化学工艺在- 0.50美元/kWh时无法产生收益。在AB5合金的情况下，化学工艺具有更好的性价比，这是由于加工成本较低和由于钴含量而导致的产品信用显著提高。
很少对Ni/MH进行后续评价电池回收尽管显示了潜在的好处，但上述早期研究以来的过程大约在1994年完成。三井矿业和冶炼有限公司报告了1995年的另一项研究[36]，镍，钴和稀土元素是主要的材料，目标是从电池中回收。在机械处理之后，硫酸浸出被应用作为湿法冶金过程的第一步。稀土元素可用双盐法分离，其他杂质(铜、锌)可用溶剂萃取或除去硫化物沉淀．最终的溶液中含有镍和钴，通过电积法以高纯度回收。已经提出了这个过程的概念流程图，但是还没有进行持续的测试和其他评价。
湿法冶金工艺的优化还远未完成，还必须进行可行性和中试扩大试验。为了充分利用AB2电池系统中钴的价值(价值约为每磅18美元)，以及用于工业应用的稀土材料的价值(价值约为每磅8至10美元)[7]，需要对与湿法冶金工艺相关的经济学进行更详细的研究。有两个因素似乎导致了低水平的兴趣，即当前初级金属市场的低价格和电动汽车电池数量的缓慢增长。现有商业冶炼业务的运营商不愿意接受少量、不频繁的进口电池制造预计在一段时间内，报废电池的回收率将非常低。即使是像INMETCO这样愿意接受少量废物运输的废物处理商，也不会以目前的数量和价格水平支付废料。对改进的、更全面的回收工艺的研究还没有进行，因为短期内的利润太低，不足以证明投资的合理性。然而，镍氢电池系统相对较高的成本使得回收信用最大化变得重要，而这只有随着更全面的回收过程的发展才会发生。
继续阅读:未来先进电池系统钠硫NaS的回收展望
这篇文章有用吗?
