里進(jìn)行混合，然后在80°C下恒溫電磁攪拌12小時(shí)，至均勻、無色透明狀離子液體生成，向合成的離子液體中量取50mL置于聚四氟乙烯燒杯里待用；
b.銅鎳混合礦預(yù)處理:將低品位混合礦石破碎、研磨至所有礦石粉末通過200目過篩并烘干，磨細(xì)的礦粉含鎳2.2%、含銅2.5%、含鐵39.9%，礦粉的SEM圖和XRD圖2和圖3所示，可知礦粉中含有鎳、銅、鐵、硫多種伴生礦相元素，形成穩(wěn)定或亞穩(wěn)定的硫化礦物和氧化礦物混合礦物；將裝有磨細(xì)的礦物粉末的瓷舟放置在氣氛窯中進(jìn)行焙燒，焙燒分兩段進(jìn)行，首先升溫至600°C持續(xù)氧化焙燒1小時(shí)，控制空氣氣體流量為80mL/min，再隨爐冷卻至400°C，向氣氛窯中通入HC1氣體進(jìn)行氯化焙燒，控制HC1氣體流量為80mL/min，再持續(xù)焙燒1小時(shí)，焙燒結(jié)束后，再將氯化焙燒的產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，從氣氛窯中取出焙燒礦物粉末并密封保存，焙燒礦粉的SEM圖和XRD圖如圖4和圖5所示，可知低品位混合礦石粉末經(jīng)氯化焙燒后的產(chǎn)物主要由氯化鎳、氯化亞銅和氧化鐵組成，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)鎳元素和銅元素的選擇氯化；
c.銅鎳飽和離子液體的配制:將過量的在所述步驟b中預(yù)處理后的氯化焙燒礦物粉末置于在所述步驟a中配制的氯化膽堿/尿素離子液體中進(jìn)行混合和溶解，在60°C下恒溫?cái)嚢?0小時(shí)，得到含飽和銅鎳的氯化膽堿/尿素離子液體；
d.電解池系統(tǒng)的構(gòu)成:以聚四氟乙烯燒杯作為電解槽，采用三電極體系進(jìn)行電沉積，以鉑盤電極為對(duì)電極，以經(jīng)拋光、酸性活化的長(zhǎng)寬尺寸為0.4cmX0.5cm鈦片為工作電極，以鉑電極為參比電極，并將上述三電極固定在聚四氟乙烯電解槽中，以在所述步驟c中制備的銅鎳飽和離子液體作為電解質(zhì)溶液，組裝形成電沉積系統(tǒng)；
e.銅鎳合金的電沉積制備工藝過程:采用HCP-803型電化學(xué)工作站、恒溫控溫儀和電熱套分別調(diào)控電沉積過程工作電極電勢(shì)和電解槽內(nèi)電解質(zhì)體系的溫度進(jìn)行電沉積，將在所述步驟d中構(gòu)成的電解池系統(tǒng)的電解反應(yīng)溫度保持在80°C，采用三電極體系控制工作電極電勢(shì)為-1.30V電壓，使電沉積反應(yīng)進(jìn)行120分鐘；電沉積過程的電流密度-時(shí)間曲線如圖8所示；由于氯化膽堿/尿素離子液體對(duì)氯化亞銅和氯化鎳具有相對(duì)較高的溶解度，并在溶解的過程中形成絡(luò)合物，弱化了氯化亞銅和氯化鎳中銅鎳和氯的結(jié)合力，促進(jìn)了電沉積反應(yīng)的進(jìn)行，提高了反應(yīng)效率，整個(gè)反應(yīng)體系只發(fā)生金屬銅鎳的沉積和析氯反應(yīng)，氯化膽堿/尿素離子液體未發(fā)生分解，電解質(zhì)可循環(huán)多次使用；
f.將經(jīng)過所述步驟e電沉積所得的產(chǎn)物從電解槽中取出，先用去離子水進(jìn)行清洗，再用無水乙醇進(jìn)行多次清洗，直到將電沉積所得產(chǎn)物洗凈，最后對(duì)電沉積所得的產(chǎn)物進(jìn)行低溫烘干，即在待鍍金屬基體表面得到銅鎳合金，實(shí)現(xiàn)了從低品位混合礦中直接富集提取銅鎳合金。
[0021 ] 本實(shí)施例獲得的銅鎳合金產(chǎn)物的SEM圖和EDS圖6如圖7所示，從產(chǎn)物的微觀形貌和能譜分析可以看出本實(shí)施例能夠在陰極鈦片上電沉積獲得銅鎳合金，充分的證明了本實(shí)施例利用氯化膽堿/尿素離子液體成功從低品位銅鎳混合礦電沉積制備獲得了銅鎳合金。本實(shí)施例通過控制溫度和電勢(shì)、時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)銅鎳合金生長(zhǎng)形貌、尺寸等參數(shù)的有效控制，為生產(chǎn)上提供一種全新的銅鎳合金的可控制備新方法。本實(shí)施例針對(duì)特定低品位銅鎳混合礦，首先進(jìn)行選擇性氧化和氯化，形成銅鎳的氯化中間體并溶解于離子液體，最后通過電化學(xué)可控沉積方法分離出銅鎳合金，離子液體電解質(zhì)溶液可重復(fù)使用，不產(chǎn)生其他副產(chǎn)物，原料及中間處理過程簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件容易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例工藝具有流程短、能耗低、效率高、原料價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
[0022]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，參見圖8?10，一種由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，步驟如下:
a.離子液體電解質(zhì)溶液的配制:本步驟與實(shí)施例一相同；
b.銅鎳混合礦預(yù)處理:本步驟與實(shí)施例一相同；
c.銅鎳飽和離子液體的配制:本步驟與實(shí)施例一相同；
d.電解池系統(tǒng)的構(gòu)成:本步驟與實(shí)施例一相同；
e.銅鎳合金的電沉積制備工藝過程:采用HCP-803型電化學(xué)工作站、恒溫控溫儀和電熱套分別調(diào)控電沉積過程工作電極電勢(shì)和電解槽內(nèi)電解質(zhì)體系的溫度進(jìn)行電沉積，將在所述步驟d中構(gòu)成的電解池系統(tǒng)的電解反應(yīng)沉積溫度保持在80°C，采用三電極體系控制工作電極電勢(shì)為-1.50V電壓，使電沉積反應(yīng)進(jìn)行120分鐘；電沉積過程的電流密度-時(shí)間曲線如圖8所示；
f.將經(jīng)過所述步驟e電沉積所得的產(chǎn)物從電解槽中取出，先用去離子水進(jìn)行清洗，再用無水乙醇進(jìn)行多次清洗，直到將電沉積所得產(chǎn)物洗凈，最后對(duì)電沉積所得的產(chǎn)物進(jìn)行低溫烘干，即在待鍍金屬基體表面得到銅鎳合金，實(shí)現(xiàn)了從低品位混合礦中直接富集提取銅鎳合金。
[0023]本實(shí)施例獲得的銅鎳合金產(chǎn)物的SEM圖和EDS圖9如圖10所示，從產(chǎn)物的微觀形貌和能譜分析可以看出本實(shí)施例能夠在陰極鈦片上電沉積獲得銅鎳合金，證明了本實(shí)施例利用氯化膽堿/尿素離子液體成功從低品位銅鎳混合礦電沉積制備獲得了銅鎳合金。
[0024]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，其特征在于，步驟如下: a.離子液體電解質(zhì)溶液的配制:以氯化膽堿和尿素為初始原料，按氯化膽堿和尿素的原料組分摩爾比為1:2的比例進(jìn)行原料混合，在80~100°C下恒溫?cái)嚢?0~12小時(shí)，直至形成均勻、無色透明狀離子液體作為電解質(zhì)溶液； b.銅鎳混合礦預(yù)處理:對(duì)銅鎳混合礦石進(jìn)行磨細(xì)，并通過200目篩分后烘干，然后將干燥后的礦粉在氧化性氣氛中于600~700°C溫度下進(jìn)行氧化焙燒1~2小時(shí)，再將氧化焙燒后的混合礦粉進(jìn)行氯化焙燒，氯化焙燒在HC1氣氛中進(jìn)行，氯化焙燒的溫度為350~450°C，氯化焙燒時(shí)間為0.5~1小時(shí)，完成氯化焙燒后，將氯化焙燒的產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，得到氯化焙燒礦物粉末； c.銅鎳飽和離子液體的配制:將在所述步驟b中預(yù)處理后的氯化焙燒礦物粉末置于在所述步驟a中配制的離子液體中進(jìn)行混合和溶解，在60~100°C下恒溫?cái)嚢?~10小時(shí)，獲得銅鎳飽和的離子液體-銅鎳鹽復(fù)合電解液； d.電解池系統(tǒng)的構(gòu)成:以聚四氟乙烯燒杯作為電解槽，鉑盤電極為對(duì)電極，經(jīng)拋光、酸性活化的待鍍金屬基體為陰極工作電極，以鉑電極為參比電極，以在所述步驟c中制備的離子液體-銅鎳鹽復(fù)合電解液作為電解質(zhì)溶液，構(gòu)成電解池系統(tǒng)； e.銅鎳合金的電沉積制備工藝過程:將在所述步驟d中構(gòu)成的電解池系統(tǒng)的電解反應(yīng)溫度保持在60~90°C，然后向電解池系統(tǒng)施加電勢(shì)為-1.30—1.50V的直流電，控制電沉積時(shí)間為60~120分鐘，進(jìn)行電沉積； f.將經(jīng)過所述步驟e電沉積所得的產(chǎn)物從電解槽中取出，先用去離子水進(jìn)行清洗，再用無水乙醇進(jìn)行多次清洗，直到將電沉積所得產(chǎn)物洗凈，最后對(duì)電沉積所得的產(chǎn)物進(jìn)行低溫烘干，即在待鍍金屬基體表面得到銅鎳合金，實(shí)現(xiàn)了從低品位混合礦中直接富集提取銅鎳合金。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，其特征在于:在所述步驟b中對(duì)銅鎳混合礦進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，氧化焙燒過程采用的氧化性氣氛氣體為空氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，其特征在于:在所述步驟e銅鎳合金的電沉積制備工藝過程中，通過調(diào)控電解反應(yīng)溫度、電勢(shì)和電沉積時(shí)間參數(shù)中的任意幾項(xiàng)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)銅鎳合金沉積速度和沉積層厚度的控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，其特征在于:在所述步驟b中對(duì)銅鎳混合礦進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，在氧化焙燒過程中控制氧化性氣氛的氣流流量接近80mL/min，在氯化焙燒過程中控制HC1氣體流量接近80mL/min。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，其特征在于:在所述步驟d中，以鈦片作為電解池系統(tǒng)陰極。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由低品位銅鎳混合礦電沉積制備銅鎳合金的方法，以低品位銅鎳混合礦為原料，依次經(jīng)氧化焙燒和氯化焙燒制得銅鎳電解前驅(qū)體；以氯化膽堿/尿素離子液體為電解質(zhì)；將過量的銅鎳電解前驅(qū)體置于離子液體中形成離子液體-銅鎳鹽復(fù)合電解液；采用三電極體系進(jìn)行電沉積，即鉑盤電極為對(duì)電極，經(jīng)拋光、酸性活化的鈦片待鍍金屬基體為工作電極，鉑電極為參比電極；在60~90℃和-1.30~-1.50V條件下進(jìn)行電沉積反應(yīng)60~120分鐘。通過調(diào)控反應(yīng)溫度、陰極電勢(shì)和沉積時(shí)間中任意幾個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)銅鎳合金生長(zhǎng)形貌、尺寸的有效控制。本發(fā)明具有流程短、能耗低、效率高、原料價(jià)格低廉等特點(diǎn)，應(yīng)用于綠色電沉積工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類】C22B1/02, C25C1/24, C22B1/08
【公開號(hào)】CN105401168
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510977074
【發(fā)明人】魯雄剛, 路長(zhǎng)遠(yuǎn), 鄒星禮, 謝學(xué)良, 鄭凱, 許茜
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日...