CN102912137B

CN102912137B - 一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法

Info

Publication number: CN102912137B
Application number: CN201210380552.0A
Authority: CN
Inventors: 聂祚仁; 席晓丽; 马立文
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN102912137A

Abstract

一种从废弃铁镍钴合金中分离、回收钴、镍的方法，属于有色冶金技术领域。所述工艺包括以下步骤：1）针对Fe54%、Co18%、Ni28%的废弃铁镍钴合金，通过硫酸酸性浸出获得主金属为铁、镍、钴的浸出液；2）利用配合剂为OH^-、NH₃、C₂N₂H₈中的一种或几种，沉淀剂为CO₃ ^2-构成“配合-沉淀”体系作用于镍钴铁浸出液，通过分步沉淀分离铁和钴，获得钴化合物；3）镍被配合在溶液中，通过进一步电解得到金属镍。本发明的有益效果是通过“配合-沉淀”体系整合工艺步骤，实现废弃铁镍钴合金中溶液中钴镍的回收，浸出液中的钴以沉淀物的形式与配合镍实现分离，镍配合溶液经电解回收镍后，“配合-沉淀”贫液可循环利用。该方法充分利用二次资源，流程简单，易实现生产连续化和自动化。

Description

一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法

技术领域：

本发明涉及废弃铁镍钴合金回收利用方法，具体地说是一种利用“配合-沉淀”体系从钴镍铁废合金中回收钴、镍的方法。

背景技术：

钴、镍是贵重的有色金属，在国防、航天、原子能、化工、电子等高科技领域都有广泛的用途。钴镍原料除了原生矿物还包括大量的废弃铁镍钴合金，如报废的机器、废旧电池、失效催化剂、废功能合金、冶炼废渣等。废弃铁镍钴合金中含有大量的有价金属镍和钴，对其进行处理回收有利于资源的循环利用，对社会可持续发展具有重要意义。

废弃铁镍钴合金的主要来源是废可伐合金电子元件、废高磁合金钢和废镍催化剂等，其常用的处理流程主要包括以下步骤：1) 有价金属的酸性浸出，2) 浸出溶液的沉淀除铁，3) 净化后的钴镍溶液萃取分离，4) 反萃、沉淀分别得到钴镍化合物，5) 进一步煅烧、氢气还原得到钴粉、镍粉。该处理流程的关键步骤是除铁和钴镍分离。由于钴镍性质相近，一般采用M2EHPA、Cyanex272、Lix84、P204、P507等对其进行萃取分离，即上述流程中的步骤3)。虽然萃取往往能实现良好的分离效果，但萃取操作涉及多种有机试剂且操作繁琐，如能采用常规的沉淀法实现除铁与钴、镍分离，即可简化工艺流程、降低生产成本、节约能源消耗、提高生产效率、减小环境负荷。

发明内容：

本发明的目的在于克服目前常用回收流程的繁琐，提供一种简单地从废弃铁镍钴合金中分离钴、镍的工艺方法。

1．本发明公开了一种利用“配合-沉淀”体系从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法，一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法，其特征在于所述工艺步骤包括：

1)用硫酸和双氧水对废弃铁镍钴合金进行酸浸；

2)利用配合剂和沉淀剂构成“配合-沉淀”体系作用于酸浸得到的主金属为铁、镍、钴的浸出液，分步沉淀分离铁和钴，获得钴化合物：主金属为铁、镍、钴的浸出液放入反应槽中先加入配合剂，所述配合剂加入量为溶液中镍物质的量的1~2倍，且调整pH=3~4搅拌反应1~3h，得到固液混合物。将固液混合物进行过滤分离，得到的铁沉淀物弃去，将滤液中加入沉淀剂，沉淀剂加入量为溶液中钴物质的量的1~3倍，且调节pH=9~11，搅拌反应1~3h，得到固液混合物，将固液混合物进行过滤分离，得到钴沉淀物和镍配合溶液。

3)分离铁和钴后得到镍配合溶液，通过直接电解获得金属镍。

进一步，所述步骤2)所涉及的废弃铁镍钴合金是一种废可伐合金电子元件，其铁镍钴含量分别为Fe54%、Co18%、Ni28%。

进一步，所述步骤2)所用配合剂为OH^-、NH₃、C₂N₂H₈、中的一种或几种，沉淀剂为CO₃ ^2-。

进一步，所述步骤3) 电解的电解液pH=9~11，电流密度为100~300A/m²。

进一步，所述步骤3) 电解后的电解贫液返回步骤2) 的反应槽中继续作为配合剂使用。

具体包括如下步骤：

1.把废弃铁镍钴合金（主要成分为Fe54%、Co18%、Ni28%）加入2.5mol/L的硫酸浸出，控制液固比为10~20，同时在浸出液中添加5%液体体积的双氧水(30%)，控制温度65~85℃，搅拌速度为800r/min，浸出时间为2~4h，获得含主金属为镍钴铁的浸出液；

2.在理论预测的指导下，选择OH^-、NH₃、C₂N₂H₈中的一种或几种为配合剂，选择CO₃ ^2-为沉淀剂，按照溶液中镍物质的量的1~3倍、溶液中钴物质的量的1~2倍加入配合剂和沉淀剂，构成“配合-沉淀”体系，作用于酸性浸出液中，在室温范围调节pH=3~4，沉淀分离铁，再调节pH=9~11沉淀分离钴，实现铁和钴分步分离，获得钴化合物；

3.分离铁和钴后得到镍配合溶液，将镍配合溶液导入封闭电解槽进行直流电解，以不溶铅板为阳极、不锈钢为阴极，控制阴极电流密度为100～300A/m²，在阴极电沉积得到金属镍。电解贫液经过配料补充返回沉淀配合工序，循环使用。

本发明中所用的原料主要为废弃铁镍钴合金，具体为废旧镍钴铁合金，通过酸性浸出、“配合-沉淀”体系的应用、电沉积步骤，实现选择性分离沉淀铁、钴，有效配合镍，从而实现钴、镍的分离回收。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明选用联合采用配合剂和沉淀剂构成“配合-沉淀”体系，从钴镍铁废旧合金浸出液中配合镍并分步沉淀分离铁和钴，与传统的沉淀除铁，萃取分离钴镍，再进一步反萃、沉淀、煅烧得到钴镍产品的工艺流程相比，精简工序、节约能耗。

2.本发明选用特定配合剂和沉淀剂构成“配合-沉淀”体系，使钴形成沉淀物直接作为冶金产品，而镍形成配合物可直接进行电沉积操作得到金属镍，脱镍后的溶液可循环使用。工艺较易实现生产的连续化和自动化。

3.本发明适用于废弃铁镍钴合金，对其他类似冶金原料同样具有参考作用。

附图说明：

图1为本发明工艺流程图

图2为实施例运行示意图

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

具体实施方式：

实施例1：

1.根据图1的流程，取5kg 废弃铁镍钴合金放入浸出槽①中(图2所示)，再加入50L 2.5mol/L的硫酸中控制温度为65℃搅拌浸出，浸出的同时添加30%的双氧水2.5L，浸出时间4h。

2.将废弃铁镍钴合金浸出液放入反应槽②中，加入0.5L氨水及适量NaOH，调节pH至3，室温下搅拌反应1h，得到固液混合物。将固液混合物导入过滤设备③中进行过滤分离，得到的铁沉淀物弃去，将滤液转入反应槽④。

3.在反应槽④中加入720g Na₂CO₃及1.5 L氨水，调节pH=10，室温下搅拌反应1h，得到固液混合物。将固液混合物导入过滤设备⑤中进行过滤分离，得到钴沉淀物和镍氨配合溶液。

4.将镍氨配合溶液导入封闭电解槽⑥中进行电解。电解液pH=10，电流密度为200A/m²。电解过程中阴极得到金属镍，同时阴极室产生的氨气可接氨吸收罐制备氨水导入配料槽⑦，少量氢气外排。

电解贫液经过配料槽，补充少量氨水，调整pH=10，返回反应槽②回用。

实施例2：

1.根据图1的流程，取5kg 废弃铁镍钴合金放入浸出槽①中(图2所示)，再加入70L 2.5mol/L的硫酸中控制温度为75℃搅拌浸出，浸出的同时添加30%的双氧水3.5L，浸出时间3h。

2.将废弃铁镍钴合金浸出液放入反应槽②中，加入0.5L氨水及适量NaOH，调节pH至3.5，室温下搅拌反应2h，得到固液混合物。将固液混合物导入过滤设备③中进行过滤分离，得到的铁沉淀物弃去，将滤液转入反应槽④。

3.在反应槽④中加入1kg Na₂CO₃及3.5 L氨水，调节pH=11，室温下搅拌反应2h，得到固液混合物。将固液混合物导入过滤设备⑤中进行过滤分离，得到钴沉淀物和镍氨配合溶液。

4.将镍氨配合溶液导入封闭电解槽⑥中进行电解。电解液pH=11，电流密度为300A/m²。电解过程中阴极得到金属镍，同时阴极室产生的氨气可接氨吸收罐制备氨水导入配料槽⑦，少量氢气外排。

5.电解贫液经过配料槽，补充少量氨水，调整pH=11，返回反应槽②回用。

实施例3：

1.取5.5kg 废弃铁镍钴合金放入浸出槽①中(图2所示)，再加入100L2.5mol/L的硫酸中控制温度为85℃搅拌浸出，浸出的同时添加30%的双氧水5L，浸出时间2h。

2.将废弃铁镍钴合金浸出液放入反应槽②中，加入适量NaOH，调节pH至4，室温下搅拌反应3h，得到固液混合物。将固液混合物导入过滤设备③中进行过滤分离，得到的铁沉淀物弃去，将滤液转入反应槽④。

3.在反应槽④中加入1.44kg Na₂CO₃及6L乙二胺C₂N₂H₈，调节pH=9，室温下搅拌反应3h，得到固液混合物。将固液混合物导入过滤设备⑤中进行过滤分离，得到钴沉淀物和乙二胺合氨配合溶液。

4.将乙二胺合镍溶液导入封闭电解槽⑥中进行电解。电解液pH=9，电流密度为100A/m²。电解过程中阴极得到金属镍。阴极室挥发出的乙二胺蒸汽可接吸收罐，导入配料槽⑦回用，少量氢气外排。

5.电解贫液经配料槽补充少量配合剂，调整pH=9，返回反应槽②循环使用。

Claims

1.一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法，其特征在于所述方法步骤包括：

1)用硫酸和双氧水对废弃铁镍钴合金进行酸浸；

2)利用配合剂和沉淀剂构成“配合-沉淀”体系作用于酸浸得到的主金属为铁、镍、钴的浸出液，分步沉淀分离铁和钴，获得钴化合物：主金属为铁、镍、钴的浸出液放入反应槽中先加入配合剂，所述配合剂加入量为溶液中镍物质的量的1～2倍，且调整pH=3～4搅拌反应1～3h，得到固液混合物；将固液混合物进行过滤分离，得到的铁沉淀物弃去，将滤液中加入沉淀剂，沉淀剂加入量为溶液中钴物质的量的1～3倍，且调节pH=9～11，搅拌反应1～3h，得到固液混合物，将固液混合物进行过滤分离，得到钴沉淀物和镍配合溶液；所用配合剂为OH^-、NH₃、C₂N₂H₈、中的一种或几种，沉淀剂为CO₃ ^2-；

2.如权利要求1所述的一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法，其特征在于：所述步骤2)所涉及的废弃铁镍钴合金是一种废可伐合金电子元件，其铁镍钴含量分别为Fe54%、Co18%、Ni28%。

3.如权利要求1所述的一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法，其特征在于：所述步骤3)电解的电解液pH=9～11，电流密度为100～300A/m²。

4.如权利要求1所述的一种从废弃铁镍钴合金中回收钴、镍的方法，其特征在于：所述步骤3)电解后的电解贫液返回步骤2)的反应槽中继续作为配合剂使用。