一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，屬于資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。首先氧化除鐵：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；然后一段電解精煉回收銅：將上述步驟得到的金屬液澆鑄成可溶性陽極，然后將此可溶性陽極板為陽極，不銹鋼板為陰極，硫酸銅為電解液，電解后即可在陰極上制備得到銅；最后第二段電解精煉回收鎳：將上述步驟電解精煉的電解液升溫除鐵以及除銅后送至鎳電解槽作為回收鎳的電解液，以不溶性鈦板為陽極，不銹鋼板為陰極，電解后即可在陰極上制備得到鎳。本發(fā)明有效的將合金結(jié)構(gòu)破壞、陽極板澆鑄和氧化除鐵三工藝耦合為一體，工藝節(jié)能效果顯著。
【專利說明】一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，屬于資源綜合利用【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)計中國鎳消費量達到40萬噸/年以后，中國成為世界最大的鎳消費國。2010年中國鎳金屬基礎(chǔ)儲量只有230萬噸左右，2010~2013年來中國鎳礦勘探?jīng)]有重大進展，如果就按照這樣消費下去的話，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，需加大對二次資源的利用效率。
[0003]同時鎳銅合金廢料料在逐年增加，主要包括機械加工時產(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)市場上流通的鎳-銅合金廢料大部分從日本、韓國和中國的臺灣等地購入，是電子元件廠產(chǎn)出的廢料，其化學(xué)成分以鎳、銅為主，加強對此的資源化利用無疑對緩解我國鎳、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)濟性表現(xiàn)差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明借鑒復(fù)雜銅原料電解精煉的思想，提供一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，采用重熔氧化除鐵-兩段電解精煉法回收其中鎳、銅的方法，將鎳鐵銅合金結(jié)構(gòu)以重熔方式打破，并以分段電解控制電解槽尺寸和低槽電壓的方式回收其中銅、鐵。本發(fā)明有效的將合金結(jié)構(gòu)破壞、陽極板澆鑄和氧化除鐵三工藝耦合為一體，工藝節(jié)能效果顯著，且通過分段電解方式回收其中銅、鐵，廢棄資源綜合利用度高，工業(yè)推廣應(yīng)用前景良好，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0005]一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其具體步驟如下:
(O氧化除鐵:首先將鎳鐵銅合金廢料升溫至1500~1650°C得到熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料，然后向熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料中加入造渣劑并噴入氧化氣體，保持此溫度反應(yīng)10~120min后得到金屬液和渣；
(2)一段電解精煉回收銅:將步驟(1)得到的金屬液澆鑄成可溶性陽極，然后將此可溶性陽極板為陽極，不銹鋼板為陰極，硫酸銅為電解液，在槽電壓為1.6~3.0V、電解液溫度為45~60°C、同極間距60~95mm的銅電解槽中進行電解，并在此電解過程間歇性補充Cu2+，使電解液Cu2+離子濃度維持在20~80g/L，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到銅；
(3)第二段電解精煉回收鎳:將經(jīng)過步驟(2)電解精煉的電解液升溫除鐵以及除銅后送至鎳電解槽作為回收鎳的電解液，以不溶性鈦板為陽極，不銹鋼板為陰極，在槽電壓為2.4~2.8V、電解液溫度為40~65°C、同極間距為80~IOOmm的鎳電解槽中進行電解，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到鎳。
[0006]所述鎳鐵銅合金廢料包括以下質(zhì)量百分比的組分:Fe0.5~20%，Cu60~80%，Ni 3 ~20%。
[0007]所述造渣劑為SiO2、高爐渣中的一種或兩種任意比例混合物，加入量為鎳鐵銅合金中鐵質(zhì)量的0.5~2.5倍。
[0008]所述氧化氣體為空氣、富氧空氣或氧氣，噴入壓力為0.01~0.8MPa。
[0009]所述步驟(2)中銅電解槽寬和高的尺寸分別為可溶性陽極寬和長的尺寸的1.0~
3.0 倍。
[0010]所述步驟(2)中加入的Cu2+為CuS04、CuCl2中的一種或兩種任意比例混合物。
[0011]所述一段電解精煉、第二段電解精煉的陰極周期為7~10天。
[0012]上述步驟(3)中電解液升溫除鐵的過程為:
先用碳酸鈉調(diào)節(jié)電解液PH到1.5左右，溫度升至90~95°C，用活性炭作催化劑，鼓入空氣氧化，反應(yīng)3h，生成黃鈉鐵礬過濾實現(xiàn)初步除鐵；然后再用碳酸鈉調(diào)節(jié)PH到2.0左右，用雙氧水將Fe2+氧化成Fe3+，然后生成黃鈉鐵礬過濾后，除鐵率到99%以上。
[0013]上述步驟(3)中電解液除銅的過程為:
工藝采用硫化沉淀法除銅，過程`中控制開始PH值2.0~3.0之間，終點PH值3.5~
4.0之間，使銅硫化生成沉淀而除去。
[0014]上述同極間距為陽極與陽極、陰極與陰極之間的距離。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:(1)將合金結(jié)構(gòu)破壞、陽極板澆鑄和氧化除鐵三工藝耦合為一體，工藝節(jié)能效果顯著；(2)通過分段電解方式回收合金廢料中銅、鎳，回收產(chǎn)品為電解銅和電解鎳，產(chǎn)品附加值高；(3)方法普適性強，可橫向推廣至其他類似結(jié)構(gòu)合金廢料的處理；(4)工藝過程操作簡單，生產(chǎn)成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]實施例1
如圖1所示，該從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其具體步驟如下:
(O氧化除鐵:首先將鎳鐵銅合金廢料升溫至1500°c得到熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料，然后向熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料中加入造渣劑并噴入氧化氣體，保持此溫度反應(yīng)10min后得到金屬液和渣，鎳鐵銅合金廢料包括以下質(zhì)量百分比的組分=Fe0.5%，Cu80%, Ν?19.5% ;造渣劑為SiO2，加入量為鎳鐵銅合金中鐵質(zhì)量的0.5倍；氧化氣體為空氣，噴入壓力為0.01MPa ；
(2)—段電解精煉回收銅:將步驟(1)得到的金屬液澆鑄成可溶性陽極，然后將此可溶性陽極板為陽極，不銹鋼板為陰極，硫酸銅為電解液，在槽電壓為1.6V、電解液溫度為45°C、同極間距60mm的銅電解槽中進行電解，并在此電解過程間歇性補充Cu2+，使電解液Cu2+離子濃度維持在20g/L，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到銅，其中可溶性陽極尺寸為670X870X 10mm，銅電解槽寬和高的尺寸分別為可溶性陽極寬和長的尺寸的1.0倍；加入的Cu2+為CuSO4 ;陰極周期為7天；
(3)第二段電解精煉回收鎳:將經(jīng)過步驟(2)電解精煉的電解液升溫除鐵以及除銅后送至鎳電解槽作為回收鎳的電解液，以不溶性鈦板為陽極，不銹鋼板為陰極，在槽電壓為2.4V、電解液溫度為40°C、同極間距為80mm的鎳電解槽中進行電解，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到鎳，其中陰極周期為7天。
[0019]上述步驟(3)中電解液升溫除鐵的過程為:
先用碳酸鈉調(diào)節(jié)電解液PH到1.5左右，溫度升至90°C，用活性炭作催化劑，鼓入空氣氧化，反應(yīng)3h，生成黃鈉鐵礬過濾實現(xiàn)初步除鐵；然后再用碳酸鈉調(diào)節(jié)PH到2.0左右，用雙氧水將Fe2+氧化成Fe3+，生成黃鈉鐵礬過濾后除鐵率到99%以上。
[0020]上述步驟(3)中電解液除銅的過程為:
工藝采用硫化沉淀法除銅，過程中控制開始PH值2.0，終點PH值3.5，使銅硫化生成沉淀而除去。
[0021]該電解獲得的銅、鎳經(jīng)分析檢測，銅純度為99.91%，鎳純度為99.993%。
[0022]實施例2
如圖1所示，該從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其具體步驟如下:
(O氧化除鐵:首先將鎳鐵銅 合金廢料升溫至1650°c得到熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料，然后向熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料中加入造渣劑并噴入氧化氣體，保持此溫度反應(yīng)120min后得到金屬液和渣，其中鎳鐵銅合金廢料包括以下質(zhì)量百分比的組分:Fe20%，Cu60%, Ni20% ;造渣劑為質(zhì)量1:1的SiO2和高爐渣混合物，加入量為鎳鐵銅合金中鐵質(zhì)量的2.5倍；氧化氣體為富氧空氣，噴入壓力為0.8MPa ；
(2)—段電解精煉回收銅:將步驟(1)得到的金屬液澆鑄成可溶性陽極，然后將此可溶性陽極板為陽極，不銹鋼板為陰極，硫酸銅為電解液，在槽電壓為3.0V、電解液溫度為60°C、同極間距95mm的銅電解槽中進行電解，并在此電解過程間歇性補充Cu2+，使電解液Cu2+離子濃度維持在80g/L，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到銅，其中可溶性陽極尺寸為700X900X 10mm，銅電解槽寬和高的尺寸分別為可溶性陽極寬和長的尺寸的3.0倍；加入的Cu2+為質(zhì)量1:1的CuSO4和CuCl2混合物；陰極周期為10天；
(3)第二段電解精煉回收鎳:將經(jīng)過步驟(2)電解精煉的電解液升溫除鐵以及除銅后送至鎳電解槽作為回收鎳的電解液，以不溶性鈦板為陽極，不銹鋼板為陰極，在槽電壓為2.8V、電解液溫度為65°C、同極間距為IOOmm的鎳電解槽中進行電解，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到鎳，陰極周期為10天。
[0023]上述步驟(3)中電解液升溫除鐵的過程為:
先用碳酸鈉調(diào)節(jié)電解液PH到1.5左右，溫度升至95°C，用活性炭作催化劑，鼓入空氣氧化，反應(yīng)3h，生成黃鈉鐵礬過濾實現(xiàn)初步除鐵；然后再用碳酸鈉調(diào)節(jié)PH到2.0左右，用雙氧水將Fe2+氧化成Fe3+，生成黃鈉鐵礬過濾后除鐵率到99%以上。
[0024]上述步驟(3)中電解液除銅的過程為:
工藝采用硫化沉淀法除銅，過程中控制開始PH值3.0，終點PH值4.0，使銅硫化生成沉淀而除去。
[0025]該電解獲得的銅、鎳經(jīng)分析檢測，銅純度為99.95%，鎳純度為99.998%。[0026]實施例3
如圖1所示，該從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其具體步驟如下:
(O氧化除鐵:首先將鎳鐵銅合金廢料升溫至1600°c得到熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料，然后向熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料中加入造渣劑并噴入氧化氣體，保持此溫度反應(yīng)SOmin后得到金屬液和渣，其中鎳鐵銅合金廢料包括以下質(zhì)量百分比的組分:Fel9%，Cu78%，Ni3% ;所述造渣劑為高爐渣，加入量為鎳鐵銅合金中鐵質(zhì)量的1.5倍；所述氧化氣體為氧氣，噴入壓力為 0.5MPa ；
(2)—段電解精煉回收銅:將步驟(1)得到的金屬液澆鑄成可溶性陽極，然后將此可溶性陽極板為陽極，不銹鋼板為陰極，硫酸銅為電解液，在槽電壓為2.4V、電解液溫度為50°C、同極間距85mm的銅電解槽中進行電解，并在此電解過程間歇性補充Cu2+，使電解液Cu2+離子濃度維持在60g/L，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到銅，其中可溶性陽極為720X900X 10mm，銅電解槽寬和高的尺寸分別為可溶性陽極寬和長的尺寸的2.0倍；加入的Cu2+為CuCl2;陰極周期為9天；
(3)第二段電解精煉回收鎳:將經(jīng)過步驟(2)電解精煉的電解液升溫除鐵以及除銅后送至鎳電解槽作為回收鎳的電解液，以不溶性鈦板為陽極，不銹鋼板為陰極，在槽電壓為
2.6V、電解液溫度為55°C、同極間距為90mm的鎳電解槽中進行電解，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到鎳，陰極周期為9天。
[0027]上述步驟(3)中電解液升溫除鐵的過程為:
先用碳酸鈉調(diào)節(jié)電解液PH到1.5左右，溫度升至93°C，用活性炭作催化劑，鼓入空氣氧化，反應(yīng)3h，生成黃鈉鐵礬過濾實現(xiàn)初步除鐵；然后再用碳酸鈉調(diào)節(jié)PH到2.0左右，用雙氧水將Fe2+氧化成Fe3+，生成黃鈉鐵礬過濾后除鐵率到99%以上。
`[0028]上述步驟(3)中電解液除銅的過程為:
工藝采用硫化沉淀法除銅，過程中控制開始PH值2.5，終點PH值3.8，使銅硫化生成沉淀而除去。
[0029]該電解獲得的銅、鎳經(jīng)分析檢測，銅純度為99.93%，鎳純度為99.997%。
【權(quán)利要求】
1.一種從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)氧化除鐵:首先將鎳鐵銅合金廢料升溫至1500~1650°C得到熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料，然后向熔融態(tài)鎳鐵銅合金廢料中加入造渣劑并噴入氧化氣體，保持此溫度反應(yīng)10~120min后得到金屬液和渣； (2)一段電解精煉回收銅:將步驟(1)得到的金屬液澆鑄成可溶性陽極，然后將此可溶性陽極板為陽極，不銹鋼板為陰極，硫酸銅為電解液，在槽電壓為1.6~3.0V、電解液溫度為45~60°C、同極間距60~95mm的銅電解槽中進行電解，并在此電解過程間歇性補充Cu2+，使電解液Cu2+離子濃度維持在20~80g/L，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到銅； (3)第二段電解精煉回收鎳:將經(jīng)過步驟(2)電解精煉的電解液升溫除鐵以及除銅后送至鎳電解槽作為回收鎳的電解液，以不溶性鈦板為陽極，不銹鋼板為陰極，在槽電壓為2.4~2.8V、電解液溫度為40~65°C、同極間距為80~IOOmm的鎳電解槽中進行電解，陰極周期結(jié)束后即可在陰極上制備得到鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于:所述鎳鐵銅合金廢料包括以下質(zhì)量百分比的組分=Fe0.5~20%，Cu60~80%，Ν?3~20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于:所述造渣劑為SiO2、高爐渣中的一種或兩種任意比例混合物，加入量為鎳鐵銅合金中鐵質(zhì)量的0.5~2.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于:所述氧化氣體為空氣、富氧空氣或氧氣，噴入壓力為0.01~0.8MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于:所述步驟(2)中銅電解槽寬和高的尺寸分別為可溶性陽極寬和長的尺寸的1.0~3.0倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于:所述步驟(2)中加入的Cu2+為CuS04、CuCl2中的一種或兩種任意比例混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從鎳鐵銅合金廢料中回收銅、鎳的方法，其特征在于:所述一段電解精煉、第二段電解精煉的陰極周期為7~10天。
【文檔編號】C22B7/00GK103498051SQ201310455464
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王 華, 李磊, 謝曉峰, 邱在軍, 廖彬, 胡建杭, 魏永剛 申請人:昆明理工大學(xué)