一種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，屬于二次資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。首先將含銅鎳物料經(jīng)火法熔融除雜后澆鑄成銅鎳復(fù)雜陽極板，然后以銅鎳復(fù)雜陽極板為陽極，不銹鋼為陰極，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系為電解液進(jìn)行電解直至銅離子的濃度降低至15~25g/L時(shí)開始進(jìn)行兩段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅；將銅離子濃度降低至1g/L以下的電解液除雜后進(jìn)行鎳電積，以石墨為陽極、不銹鋼為陰極，陰極周期結(jié)束后即能在陰極上得到鎳。本方法充分利用電解精煉過程中銅、鎳的電勢(shì)電位差，對(duì)銅鎳復(fù)雜陽極進(jìn)行分級(jí)電解回收銅、電積法回收鎳，以獲得高純陰極銅和陰極鎳，工藝簡(jiǎn)單，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】一種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，屬于二次資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]中國鎳供給有兩個(gè)部分組成，一部分是新產(chǎn)鎳精礦供應(yīng)，這部分占鎳總供給量的72.9%，另一部分來自再生鎳占27.1%，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鎳的需求量不斷增加。2010年預(yù)計(jì)中國鎳消費(fèi)量達(dá)到40萬噸/年以后，中國成為世界最大的鎳消費(fèi)國。2010年中國鎳金屬基礎(chǔ)儲(chǔ)量只有230萬噸左右，2010-2013年來中國鎳礦勘探?jīng)]有重大進(jìn)展，如果就按照這樣消費(fèi)下去的話，10年后中國的鎳礦資源將逐漸消耗殆盡，銅資源狀況與之類似。緩解我國銅、鎳資源的資源壓力，需加大對(duì)二次資源的利用效率。
[0003]同時(shí)鎳銅合金廢料在逐年增加，主要包括機(jī)械加工時(shí)產(chǎn)生的廢料、冶煉過程中產(chǎn)生的廢料、工業(yè)部門中損壞的合金構(gòu)件和零件等。另外，目前國內(nèi)市場(chǎng)上流通的鎳-銅合金廢料大部分從日本、韓國和中國的臺(tái)灣等地購入，是電子元件廠產(chǎn)出的廢料，其化學(xué)成分以鎳、銅為主，加強(qiáng)對(duì)此的資源化利用無疑對(duì)緩解我國鎳、銅資源壓力有較為積極的作用。但目前關(guān)于此合金廢料的利用方式為分類后合金制作工藝中作為合金元素添加劑加入，利用率偏低且經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)差。
[0004]本發(fā)明借鑒復(fù)雜銅原料電解精煉的思想，提出鎳銅基合金澆鑄成復(fù)雜陽極電解-分段電積工藝回收其中鎳、銅并制得陰極銅和陰極鎳的新思路，并采用電積脫銅除雜的方法，獲得高純陰極鎳 。電解法除雜是利用溶液中雜質(zhì)離子與主金屬離子電化學(xué)性質(zhì)的差異，在一定條件下電解，雜質(zhì)離子在陰極上優(yōu)先析出而使雜質(zhì)與主金屬分離。鎳電解陽極液是復(fù)雜的混合酸體系，在鎳電解生產(chǎn)過程中，為防止銅在電解過程中與鎳一起在陰極上析出，必須在陽極液凈化過程中除去雜質(zhì)銅。電解法對(duì)鎳電解陽極液進(jìn)行直接電解凈化除銅處理不引入任何有害新雜質(zhì)，凈化產(chǎn)物為純銅粉易于處理，有利于降低凈化除銅成本和簡(jiǎn)化鎳電解生產(chǎn)現(xiàn)有流程；并且可以在常溫下進(jìn)行，有利于鎳電解工業(yè)節(jié)能。
[0005]專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310455464.7提供“一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法”，該方法首先將鎳鐵銅合金廢料升溫得到熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料，然后加入造渣劑并噴入氧化氣體，得到金屬液和渣；然后將金屬液澆鑄成可溶性陽極，最后一段電解精煉回收銅，將已回收銅的電解液除銅后電沉積鎳。該方法中一段電解精煉銅的過程中為防止鎳電解出來，需間歇性補(bǔ)充Cu2+，使電解液Cu2+離子濃度維持在20~80g/L，且在電沉積鎳之前必須將電解液中的Cu2+除去，因此工藝較復(fù)雜和繁瑣，消耗的Cu2+試劑較多，成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法。本方法充分利用電解精煉過程中銅、鎳的電勢(shì)電位差，對(duì)銅鎳復(fù)雜陽極進(jìn)行分級(jí)電解回收銅、電積法回收鎳，以獲得高純陰極銅和陰極鎳，工藝簡(jiǎn)單，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將含銅鎳物料經(jīng)火法熔融除雜后澆鑄成銅鎳復(fù)雜陽極板，然后以銅鎳復(fù)雜陽極板為陽極，不銹鋼為陰極，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系為電解液進(jìn)行電解，電解過程中，控制槽電壓為2.(T2.8V直至銅離子的濃度降低至15~25g/L時(shí)獲得一級(jí)電解液開始一段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅；
(2)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(1)得到的一級(jí)電解液中控制槽電壓為1.8^2.2V直至銅離子的濃度降低至7~10g/L時(shí)獲得二級(jí)電解液開始二段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅；
(3)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(2)得到二級(jí)電解液中控制槽電壓為
1.6^1.9V直至銅離子的濃度降低至lg/L以下獲得三級(jí)電解液，此時(shí)在陰極上獲得銅，上述電解及兩段電積過程中都控制電解液的溫度保持6(T70°C ；
(4)將步驟(3)得到的三級(jí)電解液除雜后為電解液，以石墨為陽極、不銹鋼為陰極進(jìn)行電積鎳，陰極周期結(jié)束后即能在陰極上得到鎳。
[0008]所述含銅鎳物料來自含銅鎳的工業(yè)廢料、合金或化工廢液。
[0009]所述步驟(1)澆鑄成的銅鎳復(fù)雜陽極板包括以下質(zhì)量百分比組分:銅1(T98%、鎳2~90%。
[0010]所述硫酸銅-硫酸-鹽酸體系電解液開始時(shí)的銅離子濃度為4(T50g/L。
[0011]上述步驟(1)中火法`熔融溫度為150(Tl650°C。
[0012]上述步驟(1)中除雜的過程為:氧化造渣法，即將含銅鎳物料于高溫熔融狀態(tài)下，加入石英石、石灰石等進(jìn)行造渣，并適當(dāng)提高熔池氧勢(shì)，使其中亦氧化雜質(zhì)部分造渣除去。
[0013]上述步驟(2)中三級(jí)電解液除雜過程為:硫化沉淀法。
[0014]上述步驟(2)中控制槽電壓為2.2^2.8V，電解液溫度為4(T70°C。
[0015]上述步驟(2)中電積鎳陰極周期為7~10天。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:(1)通過火法富集將含銅鎳廢料澆鑄成陽極板，并進(jìn)行分布電解和電積處理，實(shí)現(xiàn)了二次資源的有效回收利用；(2)利用電解精煉過程中銅、鎳的電勢(shì)電位差，對(duì)銅鎳復(fù)雜陽極進(jìn)行分級(jí)電解回收銅、電積法回收鎳，工藝流程較短，操作簡(jiǎn)單易行，具有較大的工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實(shí)施例1
如圖1所示，該電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其具體步驟如下:
(I)首先將含銅鎳物料經(jīng)火法熔融除雜后澆鑄成銅鎳復(fù)雜陽極板，然后以銅鎳復(fù)雜陽極板為陽極，不銹鋼為陰極，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系為電解液進(jìn)行電解，電解過程中，控制槽電壓為2.0V直至銅離子的濃度降低至15g/L時(shí)獲得一級(jí)電解液開始一段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅，其中銅鎳復(fù)雜陽極板包括以下質(zhì)量百分比組分:銅10%、鎳90%，火法熔融溫度為1500°C，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系電解液開始時(shí)的銅離子濃度為40g/L ；
(2)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(1)得到的一級(jí)電解液中控制槽電壓為1.8V直至銅離子的濃度降低至7g/L時(shí)獲得二級(jí)電解液開始二段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅；
(3)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(2)得到二級(jí)電解液中控制槽電壓為
1.6V直至銅離子的濃度降低至lg/L以下獲得三級(jí)電解液，此時(shí)在陰極上獲得銅，上述電解及兩段電積過程中都控制電解液的溫度保持60°C ；
(4)將步驟(3)得到的三級(jí)電解液除雜后為電解液，以石墨為陽極、不銹鋼為陰極進(jìn)行電積鎳，陰極周期結(jié)束后即能在陰極上得到鎳，其中控制槽電壓為2.2V，電解液溫度為40°C，電積鎳陰極周期為7天。
[0020]上述步驟(1)中除雜的過程為:氧化造渣法，即將含銅鎳物料于高溫熔融狀態(tài)下，溫度為1500°C，加入石灰石、二氧化硅等進(jìn)行造渣，熔池中鼓入氧氣提高熔池氧勢(shì)進(jìn)行氧化造渣，使其中易氧化雜質(zhì)部分造渣除去。
[0021]上述步驟(2)中除雜的過程為:硫化沉淀法。
[0022]經(jīng)分析檢測(cè)，上述陰極銅含銅的質(zhì)量百分比為99.97%，陰極鎳的含鎳質(zhì)量百分比為 99.93%。
[0023]實(shí)施例2
如圖1所示，該電解-分段電 積法處理含銅鎳物料的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將含銅鎳物料經(jīng)火法熔融除雜后澆鑄成銅鎳復(fù)雜陽極板，然后以銅鎳復(fù)雜陽極板為陽極，不銹鋼為陰極，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系為電解液進(jìn)行電解，電解過程中，控制槽電壓為2.8V直至銅離子的濃度降低至25g/L時(shí)獲得一級(jí)電解液開始一段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅，其中銅鎳復(fù)雜陽極板包括以下質(zhì)量百分比組分:銅98%、鎳2% ;火法熔融溫度為1650°C ;硫酸銅-硫酸-鹽酸體系電解液開始時(shí)的銅離子濃度為50g/L ；
(2)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(1)得到的一級(jí)電解液中控制槽電壓為
2.2V直至銅離子的濃度降低至10g/L時(shí)獲得二級(jí)電解液開始二段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅；
(3)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(2)得到二級(jí)電解液中控制槽電壓為
1.9V直至銅離子的濃度降低至lg/L以下獲得三級(jí)電解液，此時(shí)在陰極上獲得銅，上述電解及兩段電積過程中都控制電解液的溫度保持70°C ；
(4)將步驟(3)得到的三級(jí)電解液除雜后為電解液，以石墨為陽極、不銹鋼為陰極進(jìn)行電積鎳，陰極周期結(jié)束后即能在陰極上得到鎳，其中控制槽電壓為2.8V，電解液溫度為70°C，電積鎳陰極周期為10天。
[0024]上述步驟(1)中除雜的過程為:氧化造渣法，即將含銅鎳物料于高溫熔融狀態(tài)下，溫度為1650°C，加入石灰石、二氧化硅等進(jìn)行造渣，熔池中鼓入氧氣提高熔池氧勢(shì)進(jìn)行氧化造渣，使其中易氧化雜質(zhì)部分造渣除去。
[0025]上述步驟(2)中除雜的過程為:硫化沉淀法。
[0026]經(jīng)分析檢測(cè)，上述陰極銅 含銅的質(zhì)量百分比為99.993%，陰極鎳的含鎳質(zhì)量百分比為 99.97%。[0027]實(shí)施例3
如圖1所示，該電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其具體步驟如下:
(1)首先將含銅鎳物料經(jīng)火法熔融除雜后澆鑄成銅鎳復(fù)雜陽極板，然后以銅鎳復(fù)雜陽極板為陽極，不銹鋼為陰極，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系為電解液進(jìn)行電解，電解過程中，控制槽電壓為2.6V直至銅離子的濃度降低至20g/L時(shí)獲得一級(jí)電解液開始一段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅，其中銅鎳復(fù)雜陽極板包括以下質(zhì)量百分比組分:銅20%、鎳80% ;火法熔融溫度為1550°C ;硫酸銅-硫酸-鹽酸體系電解液開始時(shí)的銅離子濃度為45g/L ；
(2)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(1)得到的一級(jí)電解液中控制槽電壓為
2.0V直至銅離子的濃度降低至8g/L時(shí)獲得二級(jí)電解液開始二段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅；
(3)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(2)得到二級(jí)電解液中控制槽電壓為
1.8V直至銅離子的濃度降低至lg/L以下獲得三級(jí)電解液，此時(shí)在陰極上獲得銅，上述電解及兩段電積過程中都控制電解液的溫度保持65°C ；
(4)將步驟(3)得到的三級(jí)電解液除雜后為電解液，以石墨為陽極、不銹鋼為陰極進(jìn)行電積鎳，陰極周期結(jié)束后即能在陰極上得到鎳，其中控制槽電壓為2.7V，電解液溫度為55°C，電積鎳陰極周期為8天。
[0028]上述步 驟(1)中除雜的過程為:氧化造渣法，即將含銅鎳物料于高溫熔融狀態(tài)下，溫度為1550°C，加入石灰石、二氧化硅等進(jìn)行造渣，熔池中鼓入氧氣提高熔池氧勢(shì)進(jìn)行氧化造渣，使其中易氧化雜質(zhì)部分造渣除去。
[0029]上述步驟(2)中除雜的過程為:硫化沉淀法。
[0030]經(jīng)分析檢測(cè)，上述陰極銅含銅的質(zhì)量百分比為99.96%，陰極鎳的含鎳質(zhì)量百分比為 99.97%。
【權(quán)利要求】
1.一種電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)首先將含銅鎳物料經(jīng)火法熔融除雜后澆鑄成銅鎳復(fù)雜陽極板，然后以銅鎳復(fù)雜陽極板為陽極，不銹鋼為陰極，硫酸銅-硫酸-鹽酸體系為電解液進(jìn)行電解，電解過程中，控制槽電壓為2.(T2.8V直至銅離子的濃度降低至15~25g/L時(shí)獲得一級(jí)電解液開始一段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅； (2)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(1)得到的一級(jí)電解液中控制槽電壓為1.8^2.2V直至銅離子的濃度降低至7~10g/L時(shí)獲得二級(jí)電解液開始二段電積，此時(shí)在陰極上獲得銅； (3)以復(fù)合氫板為陽極、不銹鋼為陰極，在步驟(2)得到二級(jí)電解液中控制槽電壓為1.6^1.9V直至銅離子的濃度降低至lg/L以下獲得三級(jí)電解液，此時(shí)在陰極上獲得銅，上述電解及兩段電積過程中都控制電解液的溫度保持6(T70°C ； (4)將步驟(3)得到的三級(jí)電解液除雜后為電解液，以石墨為陽極、不銹鋼為陰極進(jìn)行電積鎳，陰極周期結(jié)束后即能在陰極上得到鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其特征在于:所述含銅鎳物料來自含銅鎳的工業(yè)廢料、合金或化工廢液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其特征在于:所述步驟(1)澆鑄成的銅鎳復(fù)雜陽極板包括以下質(zhì)量百分比組分:銅1(T98%、鎳2~90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解-分段電積法處理含銅鎳物料的方法，其特征在于:所述硫酸銅-硫酸-鹽酸體系電解液開始時(shí)的銅離子濃度為4(T50g/L。
【文檔編號(hào)】C25C1/12GK103668323SQ201310673149
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王 華, 李磊, 廖彬, 邱在軍, 胡建杭, 魏永剛 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)