專利名稱：一種從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢棄鐵鎳鈷合金回收利用方法，具體地說是一種利用“配合-沉淀”體系從鈷鎳鐵廢合金中回收鈷、鎳的方法。
背景技術：
鈷、鎳是貴重的有色金屬，在國防、航天、原子能、化工、電子等高科技領域都有廣泛的用途。鈷鎳原料除了原生礦物還包括大量的廢棄鐵鎳鈷合金，如報廢的機器、廢舊電池、失效催化劑、廢功能合金、冶煉廢渣等。廢棄鐵鎳鈷合金中含有大量的有價金屬鎳和鈷，對其進行處理回收有利于資源的循環(huán)利用，對社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。廢棄鐵鎳鈷合金的主要來源是廢可伐合金電子元件、廢高磁合金鋼和廢鎳催化劑等，其常用的處理流程主要包括以下步驟1)有價金屬的酸性浸出，2)浸出溶液的沉淀除 鐵，3)凈化后的鈷鎳溶液萃取分離，4)反萃、沉淀分別得到鈷鎳化合物，5)進一步煅燒、氫氣還原得到鈷粉、鎳粉。該處理流程的關鍵步驟是除鐵和鈷鎳分離。由于鈷鎳性質(zhì)相近，一般采用M2EHPA、Cyanex272、Lix84、P204、P507等對其進行萃取分離，即上述流程中的步驟3)。雖然萃取往往能實現(xiàn)良好的分離效果，但萃取操作涉及多種有機試劑且操作繁瑣，如能采用常規(guī)的沉淀法實現(xiàn)除鐵與鈷、鎳分離，即可簡化工藝流程、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源消耗、提聞生廣效率、減小環(huán)境負荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前常用回收流程的繁瑣，提供一種簡單地從廢棄鐵鎳鈷合金中分離鈷、鎳的工藝方法。I.本發(fā)明公開了一種利用“配合-沉淀”體系從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，一種從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，其特征在于所述工藝步驟包括I)用硫酸和雙氧水對廢棄鐵鎳鈷合金進行酸浸；2)利用配合劑和沉淀劑構(gòu)成“配合-沉淀”體系作用于酸浸得到的主金屬為鐵、鎳、鈷的浸出液，分步沉淀分離鐵和鈷，獲得鈷化合物主金屬為鐵、鎳、鈷的浸出液放入反應槽中先加入配合劑，所述配合劑加入量為溶液中鎳物質(zhì)的量的廣2倍，且調(diào)整pH=3 4攪拌反應f3h，得到固液混合物。將固液混合物進行過濾分離，得到的鐵沉淀物棄去，將濾液中加入沉淀劑，沉淀劑加入量為溶液中鈷物質(zhì)的量的廣3倍，且調(diào)節(jié)pH=iTll，攪拌反應r3h,得到固液混合物，將固液混合物進行過濾分離，得到鈷沉淀物和鎳配合溶液。3)分離鐵和鈷后得到鎳配合溶液，通過直接電解獲得金屬鎳。進一步，所述步驟2)所涉及的廢棄鐵鎳鈷合金是一種廢可伐合金電子元件，其鐵鎳鈷含量分別為Fe54%、Co 18%, Ni28%。進一步，所述步驟2)所用配合劑為0H_、NH3> C2N2H8,中的一種或幾種，沉淀劑為CO32'進一步，所述步驟3)電解的電解液pH=9 11，電流密度為10(T300A/m2。
進一步，所述步驟3)電解后的電解貧液返回步驟2)的反應槽中繼續(xù)作為配合劑使用。具體包括如下步驟I.把廢棄鐵鎳鈷合金(主要成分為Fe54%、Co 18%, Ni28%)加入2. 5mol/L的硫酸浸出，控制液固比為1(Γ20，同時在浸出液中添加5%液體體積的雙氧水(30%)，控制溫度65 85°C，攪拌速度為800r/min，浸出時間為2 4h，獲得含主金屬為鎳鈷鐵的浸出液；2.在理論預測的指導下，選擇0H_、NH3、C2N2H8中的一種或幾種為配合劑，選擇CO32-為沉淀劑，按照溶液中鎳物質(zhì)的量的Γ3倍、溶液中鈷物質(zhì)的量的Γ2倍加入配合劑和沉淀劑，構(gòu)成“配合-沉淀”體系，作用于酸性浸出液中，在室溫范圍調(diào)節(jié)pH=3 4，沉淀分離鐵，再調(diào)節(jié)pH=9"ll沉淀分離鈷,實現(xiàn)鐵和鈷分步分離,獲得鈷化合物；3.分離鐵和鈷后得到鎳配合溶液，將鎳配合溶液導入封閉電解槽進行直流電解，以不溶鉛板為陽極、不銹鋼為陰極，控制陰極電流密度為100 300A/m2，在陰極電沉積得到 金屬鎳。電解貧液經(jīng)過配料補充返回沉淀配合工序，循環(huán)使用。本發(fā)明中所用的原料主要為廢棄鐵鎳鈷合金，具體為廢舊鎳鈷鐵合金，通過酸性浸出、“配合-沉淀”體系的應用、電沉積步驟，實現(xiàn)選擇性分離沉淀鐵、鈷，有效配合鎳，從而實現(xiàn)鈷、鎳的分離回收。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.本發(fā)明選用聯(lián)合采用配合劑和沉淀劑構(gòu)成“配合-沉淀”體系，從鈷鎳鐵廢舊合金浸出液中配合鎳并分步沉淀分離鐵和鈷，與傳統(tǒng)的沉淀除鐵，萃取分離鈷鎳，再進一步反萃、沉淀、煅燒得到鈷鎳產(chǎn)品的工藝流程相比，精簡工序、節(jié)約能耗。2.本發(fā)明選用特定配合劑和沉淀劑構(gòu)成“配合-沉淀”體系，使鈷形成沉淀物直接作為冶金產(chǎn)品，而鎳形成配合物可直接進行電沉積操作得到金屬鎳，脫鎳后的溶液可循環(huán)使用。工藝較易實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化。3.本發(fā)明適用于廢棄鐵鎳鈷合金，對其他類似冶金原料同樣具有參考作用。


圖I為本發(fā)明工藝流程2為實施例運行示意圖以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。
具體實施例方式實施例I :I.根據(jù)圖I的流程，取5kg廢棄鐵鎳鈷合金放入浸出槽①中(圖2所示)，再加入50L 2. 5mol/L的硫酸中控制溫度為65°C攪拌浸出，浸出的同時添加30%的雙氧水2. 5L，浸出時間4h。2.將廢棄鐵鎳鈷合金浸出液放入反應槽②中，加入O. 5L氨水及適量NaOH，調(diào)節(jié)pH至3，室溫下攪拌反應lh，得到固液混合物。將固液混合物導入過濾設備③中進行過濾分離，得到的鐵沉淀物棄去，將濾液轉(zhuǎn)入反應槽④。3.在反應槽④中加入720g似20)3及1.5 L氨水，調(diào)節(jié)pH=10，室溫下攪拌反應Ih,得到固液混合物。將固液混合物導入過濾設備⑤中進行過濾分離，得到鈷沉淀物和鎳氨配合溶液。4.將鎳氨配合溶液導入封閉電解槽⑥中進行電解。電解液pH=10，電流密度為200A/m2。電解過程中陰極得到金屬鎳，同時陰極室產(chǎn)生的氨氣可接氨吸收罐制備氨水導入配料槽⑦，少量氫氣外排。電解貧液經(jīng)過配料槽，補充少量氨水，調(diào)整pH=10，返回反應槽②回用。實施例2 I.根據(jù)圖I的流程，取5kg廢棄鐵鎳鈷合金放入浸出槽①中(圖2所示)，再加入70L 2. 5mol/L的硫酸中控制溫度為75°C攪拌浸出，浸出的同時添加30%的雙氧水3. 5L，浸出時間3h。2.將廢棄鐵鎳鈷合金浸出液放入反應槽②中，加入O. 5L氨水及適量NaOH，調(diào)節(jié)pH至3. 5，室溫下攪拌反應2h，得到固液混合物。將固液混合物導入過濾設備③中進行過濾分離，得到的鐵沉淀物棄去，將濾液轉(zhuǎn)入反應槽④。3.在反應槽④中加入Ikg似20)3及3.5 L氨水，調(diào)節(jié)pH=ll，室溫下攪拌反應2h，得到固液混合物。將固液混合物導入過濾設備⑤中進行過濾分離，得到鈷沉淀物和鎳氨配合溶液。4.將鎳氨配合溶液導入封閉電解槽⑥中進行電解。電解液pH=ll，電流密度為300A/m2。電解過程中陰極得到金屬鎳，同時陰極室產(chǎn)生的氨氣可接氨吸收罐制備氨水導入配料槽⑦，少量氫氣外排。5.電解貧液經(jīng)過配料槽，補充少量氨水，調(diào)整pH=ll，返回反應槽②回用。實施例3 I.取5. 5kg廢棄鐵鎳鈷合金放入浸出槽①中(圖2所示)，再加入100L 2. 5mol/L的硫酸中控制溫度為85°C攪拌浸出，浸出的同時添加30%的雙氧水5L，浸出時間2h。2.將廢棄鐵鎳鈷合金浸出液放入反應槽②中，加入適量NaOH，調(diào)節(jié)pH至4，室溫下攪拌反應3h，得到固液混合物。將固液混合物導入過濾設備③中進行過濾分離，得到的鐵沉淀物棄去，將濾液轉(zhuǎn)入反應槽④。3.在反應槽④中加入I. 44kg Na2CO3及6L乙二胺C2N2H8,調(diào)節(jié)pH=9，室溫下攪拌反應3h，得到固液混合物。將固液混合物導入過濾設備⑤中進行過濾分離，得到鈷沉淀物和乙
二胺合氨配合溶液。4.將乙二胺合鎳溶液導入封閉電解槽⑥中進行電解。電解液pH=9，電流密度為ΙΟΟΑ/m2。電解過程中陰極得到金屬鎳。陰極室揮發(fā)出的乙二胺蒸汽可接吸收罐，導入配料槽⑦回用，少量氫氣外排。·
5.電解貧液經(jīng)配料槽補充少量配合劑，調(diào)整pH=9，返回反應槽②循環(huán)使用。
權利要求
1.一種從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，其特征在于所述工藝步驟包括 1)用硫酸和雙氧水對廢棄鐵鎳鈷合金進行酸浸； 2)利用配合劑和沉淀劑構(gòu)成“配合-沉淀”體系作用于酸浸得到的主金屬為鐵、鎳、鈷的浸出液，分步沉淀分離鐵和鈷，獲得鈷化合物主金屬為鐵、鎳、鈷的浸出液放入反應槽中先加入配合劑，所述配合劑加入量為溶液中鎳物質(zhì)的量的廣2倍，且調(diào)整pH=3 4攪拌反應f3h，得到固液混合物。將固液混合物進行過濾分離，得到的鐵沉淀物棄去，將濾液中加入沉淀劑，沉淀劑加入量為溶液中鈷物質(zhì)的量的廣3倍，且調(diào)節(jié)pH=iTll，攪拌反應f 3h，得到固液混合物，將固液混合物進行過濾分離，得到鈷沉淀物和鎳配合溶液。
3)分離鐵和鈷后得到鎳配合溶液，通過直接電解獲得金屬鎳。
2.如權利要求I所述的一種利用“配合-沉淀”體系從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，其特征在于所述步驟2)所涉及的廢棄鐵鎳鈷合金是一種廢可伐合金電子元件，其鐵鎳鈷含量分別為Fe54%、Co 18%, Ni28%。
3.如權利要求I所述的一種利用“配合-沉淀”體系從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，其特征在于所述步驟2)所用配合劑為0H_、NH3X2N2H8、中的一種或幾種，沉淀劑為CO32'
4.如權利要求I所述的一種利用“配合-沉淀”體系從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，其特征在于所述步驟3)電解的電解液pH=9 11，電流密度為10(T300A/m2。
5.如權利要求I所述的一種從廢棄鐵鎳鈷合金中回收鈷、鎳的方法，其特征在于所述步驟3)電解后的電解貧液返回步驟2)的反應槽中繼續(xù)作為配合劑使用。
全文摘要
一種從廢棄鐵鎳鈷合金中分離、回收鈷、鎳的方法，屬于有色冶金技術領域。所述工藝包括以下步驟1)針對Fe54%、Co18%、Ni28%的廢棄鐵鎳鈷合金，通過硫酸酸性浸出獲得主金屬為鐵、鎳、鈷的浸出液；2)利用配合劑為OH-、NH3、C2N2H8中的一種或幾種，沉淀劑為CO32-構(gòu)成“配合-沉淀”體系作用于鎳鈷鐵浸出液，通過分步沉淀分離鐵和鈷，獲得鈷化合物；3)鎳被配合在溶液中，通過進一步電解得到金屬鎳。本發(fā)明的有益效果是通過“配合-沉淀”體系整合工藝步驟，實現(xiàn)廢棄鐵鎳鈷合金中溶液中鈷鎳的回收，浸出液中的鈷以沉淀物的形式與配合鎳實現(xiàn)分離，鎳配合溶液經(jīng)電解回收鎳后，“配合-沉淀”貧液可循環(huán)利用。該方法充分利用二次資源，流程簡單，易實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化。
文檔編號C22B3/44GK102912137SQ20121038055
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者聶祚仁, 席曉麗, 馬立文 申請人:北京工業(yè)大學