CN105154919A - 一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，包括以下步骤：（1）氧化除铁：将铜镍合金升温得到熔融态铜镍钴金属液，加入造渣剂和空气进行造渣，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；（2）电解铜：将步骤（1）得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜作为电解液，进行电解，在阴极上得到铜；（3）粗制硫酸镍：将步骤（2）得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍。本发明工艺简单、环保，金属收率高，生产成本低，生产效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，属于资源综合利用技术领域。
背景技术
随着经济的发展，我们对铜、镍的需求在逐步提高，而铜、镍资源逐年降低，势必会枯竭。为了缓解这种资源不足的压力，二次资源的综合利用会越来越重视。
在有色冶炼中，铜与镍常混在一起，工业上一般采用火法或湿法工艺将铜、镍等金属分离，再进一步提纯金属。这些工艺普遍存在生产成本高、工艺流程长，对环境污染大、收率低等问题，
专利申请号为201310455464.7提供“一种从镍铁铜合金废料中回收铜、镍的方法”，该方法首先将镍铁铜合金废料升温到熔融态镍铁铜合金废料，然后加入造渣剂并喷入氧化气体，得到金属液和渣，然后将金属液浇铸成可溶性阳极，采用电解工艺电解出精铜，电解液除铜后再电积镍，而且在电解铜的过程中需要补充一定的铜盐，使电解液中的铜维持在20-80g/l内，且电积镍前需把铜离子除掉，电积过程中产生大量酸需加碱平衡，工艺繁琐复杂，会有大量高盐废水。
专利申请号为201310673020.0提供“一种铜镍合金废料回收铜、镍的方法”，该方法首先将镍铁铜合金废料升温到熔融态镍铁铜合金废料，然后加入造渣剂并喷入氧化气体，得到金属液和渣，然后将金属液浇铸成可溶性阳极，采用电解工艺电解出精铜，电解液进一步电积铜，将铜降低到1-5g/l，再经一步除去铜离子，除铜后的电解电积镍，且在电积镍前需要对溶液的酸度进行处理。此工艺也存在复杂繁琐问题和大量高盐废水。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明提供一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，电解后直接蒸发浓缩法处理铜镍合金的方法。该工艺利用铜镍的电势电位差，对铜镍金属阳极进行电解，当电解液中的铜含量降低到5g/l以下后，电解余液直接蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍，而离心母液添加铜盐后返回电解工序作为电解液循环使用，此工艺简单、无废水排放、清洁环保，产品有粗制硫酸镍和高纯的阴极铜，金属收率高，生产成本低，具有较好的工业应用前景。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氧化除铁：将铜镍合金升温得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂和喷入空气进行造渣，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；
(2)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜作为电解液，进行电解，在阴极上得到铜；
(3)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍。
优选的，所述工艺还包括：离心后的离心母液添加铜盐后返回步骤(2)作为电解液循环使用。
更优选的，所述步骤(3)中，所述铜盐中铜元素与铜镍合金中金属镍的质量比为0.5-2。
所述步骤(3)中，所述铜盐中铜元素与铜镍合金中金属镍的质量比可为0.5-0.8、0.8-1.5或1.5-2。
优选的，所述铜镍合金包括以下质量百分比的组分：铜30-95％，镍3-40％，铁0.5-50％。
所述铜镍合金可包括以下质量百分比的铜组分：30-50％、50-78％或78-95％。
所述铜镍合金可包括以下质量百分比的镍组分：3-10％、10-20％或20-40％。
所述铜镍合金可包括以下质量百分比的铁组分：0.5-12％、12-30％或30-50％。
优选的，所述造渣剂与铜镍合金中铁的质量比为0.4-1.5。
所述造渣剂与铜镍合金中铁的质量比可为0.4-0.6、0.6-0.9或0.9-1.5。
优选的，喷入空气的压力为0.02-0.6MPa。
喷入空气的压力可为0.02-0.2MPa、0.2-0.4MPa或0.4-0.6MPa。
优选的，所述步骤(1)中，将铜镍合金升温至1300℃以上。更优选的，所述步骤(1)中，将铜镍合金升温至1300-1700℃。
所述步骤(1)中，将铜镍合金可升温至1300-1450℃、1450-1600℃或1600-1700℃。
优选的，所述步骤(1)中，反应时间为30-180min。
所述步骤(1)中，反应时间可为30-70min、70-120min或120-180min。
优选的，所述步骤(2)中，电解电压为0.2-0.8v，电解温度为55-68℃，同极间距为80-110mm。
所述步骤(2)中，电解电压可为0.2-0.4v、0.4-0.5v或0.5-0.8v；电解温度可为55-62℃、62-66℃或66-68℃；同极间距可为80-95mm、95-100mm或100-110mm。
优选的，所述步骤(2)中，电解至电解液中的铜含量为5g/L以下结束。
所述步骤(2)中，电解至电解液中的铜含量可为5-4.2g/L结束、4.2-3.8g/L结束、3.8-1.8g/L结束或小于1.8g/L结束。
优选的，所述步骤(3)中，所述铜盐选自硫酸铜、碳酸铜和氧化铜中的一种或多种。
本发明通过对铜镍合金火法除铁后，浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜作为电解液，进行电解，将铜镍金属中的铜电解成高纯度的阴极铜，电解液直接蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍，离心母液加入铜盐配制成新的电解液循环利用，整个过程工艺简单、无废水排放、清洁环保，金属收率高，说明此技术效果，生产成本低，有利于工业化推广。
附图说明
图1是本发明的从铜镍合金中回收铜、镍的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种如图1所示的从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，包括以下步骤：
(1)氧化除铁：将铜镍合金升温得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂和喷入空气进行造渣，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；
(2)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜作为电解液，进行电解，在阴极上得到铜；
(3)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍，离心母液添加铜盐后返回步骤(2)作为电解液循环使用。
实施例1
如图1所示，一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其具体步骤如下：
(1)氧化除铁：将铜镍合金升温至1300℃，得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂并喷入空气，保持此温度下反应30min，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；铜镍合金包括以下质量百分比的组分：铁0.5％，铜95％，镍3％，其他1％，造渣剂为石英砂，加入量为铜镍合金中铁质量的1.5倍，喷入空气的压力为0.02MPa；
(2)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜做电解质，在电解电压为0.2v、电解温度为55℃，同极间距为110mm的电解槽中电解，电解至电解液中的铜含量为1.8g/L结束，在阴极上得到铜；
(3)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍，离心母液添加一定的硫酸铜后返回步骤(2)作为电解液循环使用，硫酸铜中铜与铜镍合金中金属镍的质量比为0.5。
上述步骤(2)电解在阴极上得到的铜纯度为99.9wt％，铜的收率为97.5％；粗制硫酸镍中镍含量为20.8wt％，镍的收率为89.2％。
实施例2
如图1所示，一种从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其具体步骤如下：
(1)氧化除铁：将铜镍合金升温至1700℃，得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂并喷入空气，保持此温度下反应180min，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；铜镍合金包括以下质量百分比的组分：铁50％，铜30％，镍40％，造渣剂为石英砂，加入量为铜镍合金中铁质量的0.4倍，喷入空气的压力为0.6MPa；
(2)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜做电解质，在电解电压为0.8v、电解温度为68℃，同极间距80mm的电解槽中电解，电解至电解液中的铜含量为5g/L结束，在阴极上得到铜；
(3)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍产品，离心母液添加一定的氧化铜与硫酸后返回步骤(2)作为电解液循环使用，氧化铜中铜与铜镍合金中金属镍的质量比为2。
上述步骤(2)电解在阴极上得到的铜纯度为99.5wt％，铜的收率95.4％；粗制硫酸镍中镍含量为20.5wt％，镍的收率95.1％。
实施例3
如图1所示，一种从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其具体步骤如下：
(1)氧化除铁：将铜镍合金升温至1450℃，得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂并喷入空气，保持此温度下反应70min，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；铜镍合金包括以下质量百分比的组分：铁12％，铜78％，镍10％，造渣剂为石英砂，加入量为铜镍合金中铁质量的0.9倍，喷入空气的压力为0.2MPa。
(2)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜做电解质，在电解电压为0.4v、电解温度为62℃，同极间距为100mm的电解槽中电解，电解至电解液中的铜含量为3.8g/L结束，在阴极上得到铜。
(3)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍产品，离心母液添加一定的碳酸铜与硫酸后返回步骤(2)作为电解液循环使用，碳酸铜中铜与铜镍合金中金属镍的质量比为0.8。
上述步骤(2)电解在阴极上得到的铜纯度为99.3wt％，铜的收率96.3％；粗制硫酸镍中镍含量为20.1wt％，镍的收率95.5％。
实施例4
如图1所示，一种从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其具体步骤如下：
(4)氧化除铁：将铜镍合金升温至1600℃，得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂并喷入空气，保持此温度下反应120min，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；铜镍合金包括以下质量百分比的组分：铁30％，铜50％，镍20％，造渣剂为石英砂，加入量为铜镍合金中铁质量的0.6倍，喷入空气的压力为0.4MPa。
(5)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜做电解质，在电解电压为0.5v、电解温度为66℃，同极间距为95mm的电解槽中电解，电解至电解液中的铜含量为4.2g/L结束，在阴极上得到铜。
(6)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍产品，离心母液添加一定的碳酸铜与硫酸后返回步骤(2)作为电解液循环使用，碳酸铜中铜与铜镍合金中金属镍的质量比为1.5。
上述步骤(2)电解在阴极上得到的铜纯度为99.3wt％，铜的收率95.7％；粗制硫酸镍中镍含量为20.3wt％，镍的收率95.8％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氧化除铁：将铜镍合金升温得到熔融态铜镍金属液，加入造渣剂和喷入空气进行造渣，清除上部含铁废渣后得到除铁后的铜镍金属液；
(2)电解铜：将步骤(1)得到除铁后的铜镍金属液浇铸成可溶性阳极板，以可溶性阳极板做阳极，不锈钢板做阴极，硫酸铜作为电解液，进行电解，在阴极上得到铜；
(3)粗制硫酸镍：将步骤(2)得到的电解液蒸发浓缩结晶，离心得到粗制硫酸镍。
2.根据权利要求1所述的从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：离心后的离心母液添加铜盐后返回步骤(2)作为电解液循环使用。
3.根据权利要求2所述的从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，所述铜盐中铜元素与铜镍合金中金属镍的质量比为0.5-2。
4.根据权利要求1所述的从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其特征在于，所述铜镍合金包括以下质量百分比的组分：铜30-95％，镍3-40％，铁0.5-50％。
5.根据权利要求1所述的从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其特征在于，所述造渣剂与铜镍合金中铁的质量比为0.4-1.5。
6.根据权利要求1所述的从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其特征在于，喷入空气的压力为0.02-0.6MPa。
7.根据权利要求1所述的从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，将铜镍合金升温至1300℃以上。
8.根据权利要求1所述的从铜镍金属中回收铜、镍的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，反应时间为30-180min。
9.根据权利要求1所述的从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，电解电压为0.2-0.8v，电解温度为55-68℃，同极间距为80-110mm。
10.根据权利要求1所述的从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，电解至电解液中的铜含量为5g/L以下结束。
11.根据权利要求1所述的从铜镍合金中回收铜、镍的工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，所述铜盐选自硫酸铜、碳酸铜和氧化铜中的一种或多种。
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Denomination of invention: A process for recovering copper and nickel from copper nickel alloys Granted publication date: 20171031 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Chizhou branch Pledgor: CHIZHOU CN NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980007777 |