CN105543891A - 制备铜和硫酸镍的方法 - Google Patents

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刘志东
叶逢春
王红军
王玮
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    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本发明公开了制备铜和硫酸镍的方法。该方法包括：将含有镍和铜的原料进行冶炼和浇铸处理，以便得到高镍铜板，其中，所述高镍铜板的镍含量为(5-11)重量％；以所述高镍铜板为阳极，以硫酸铜为电解液，进行电解处理，以便得到铜，其中，所述电解处理是在温度为58-68摄氏度，电流密度为130A/m2～230A/m2的条件下进行的；将所述电解液进行净化处理，以便得到硫酸镍和硫酸铜溶液。该方法阳极板镍含量高，原料的适应性强，并且制备过程操作简单，可连续化、自动化生产，铜和硫酸镍的回收率高，生产效率高。

Description

制备铜和硫酸镍的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地，涉及制备铜和硫酸镍的方法。
背景技术
对于铜生产企业，阴极铜的质量直接影响其效益，而比铜价值更高的镍往往不能有效回收，以上问题长期以来都是关注的焦点。然而随着镍、铜资源的消耗殆尽，目前可供使用的原料品质与早年相比水平大为降低，业内也将目光转向了二次资源的利用，包括冶炼过程中产生的废料、工业单位的废弃镍铜合金零部件、电子元件制造厂家丢弃的废料等。以上原料经过火法冶炼后浇铸成阳极铜，再进行电解。由于原料的复杂化，使得阳极铜含镍量必不可免的增加，即生成高镍阳极铜，一般含Ni3％～11％，远远超过阳极铜含Ni<0.3％的要求。由于铜、镍的化学性质较为相似，因此高效处理高镍阳极铜，一直是行业人士不断研究的课题。
现有技术中，利用电解法处理含镍阳极铜过程中，一般控制镍含量在0.2％～0.4％之间，因为在铜阳极板中镍含量过高的情况下，不仅造成阴极铜结晶粗糙、长粒子等，而且会引起阳极板钝化、槽电压升高，进而影响到电解过程的正常进行。虽然在生产阳极铜的冶炼过程中尽可能使大量的镍浸入渣，但是由于原料复杂性等问题，使得阳极铜中镍含量往往超标，另外渣中的铜和镍很难分离，造成资源浪费。
由此，电解法制备铜和硫酸镍的方法有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备铜和硫酸镍的方法，解决了当前高镍阳极铜处理过程中阴极铜质量差、能耗高、资源浪费等难题。整个工艺过程简短有效、操作方便，有较强的原材料适应性，实现了资源利用最大化，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，具有较大的工业化推广潜力。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备铜和硫酸镍的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将含有镍和铜的原料进行冶炼和浇铸处理，以便得到高镍铜板，其中，所述高镍铜板的镍含量为(5-11)重量％；以所述高镍铜板为阳极，以硫酸铜为电解液，进行电解处理，以便得到铜，其中，所述电解处理是在温度为58-68摄氏度，电流密度为130A/m2～230A/m2的条件下进行的；将所述电解液进行净化处理，以便得到硫酸镍和硫酸铜溶液。
根据本发明实施例的制备铜和硫酸镍的方法，高镍铜板的镍含量可高达(5-11)重量％，原料适应性强，适用于有色金属冶炼、电子废弃物回收处理、再生资源综合回收利用技术领域，实现了资源利用的最大化。并且，制备过程操作简单，可连续化、自动化生产，铜和硫酸镍的回收率高，生产效率高。此外，该方法能耗少，对环境不产生任何污染。
另外，根据本发明上述实施例的制备铜和硫酸镍的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述高镍铜板的铜含量为(85-90)重量％。
根据本发明的实施例，所述电解处理的温度为61-64摄氏度。
根据本发明的实施例，所述电解处理的极距为115-125mm。
根据本发明的实施例，所述电解液的循环流为10～15L/min，且压滤量为所述循环流的20～40％。
根据本发明的实施例，所述电解液中Cu2+浓度为(30～45)g/L。
根据本发明的实施例，所述电解液的酸度为(120～160)g/L。
根据本发明的实施例，所述电解处理进一步包括：向所述电解液中加入添加剂，其中，所述添加剂为选自骨胶、硫脲和干酪素的至少一种。
根据本发明的实施例，所述添加剂的加入量为每生产1吨所述铜加入(90～220)g所述添加剂，优选地，每生产1吨所述铜加入(120～180)g所述添加剂。
根据本发明的实施例，所述电解液部分由所述净化处理得到的所述硫酸铜溶液构成。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的制备铜和硫酸镍的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备铜和硫酸镍的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该制备铜和硫酸镍的方法进行解释说明，该方法包括：
S100冶炼和浇铸
根据本发明的实施例，将含有镍和铜的原料进行冶炼和浇铸处理，得到高镍铜板，其中，所述高镍铜板的镍含量为(5-11)重量％。本发明的电解处理的原料适应性强，可以通过有色金属冶炼、电子废弃物回收处理和再生资源综合回收等途径获得的含有镍和铜的原料进行冶炼和浇铸处理获得的高镍铜板作为阳极，原料的来源广泛，并且的实现了资源利用的最大化。
根据本发明的实施例，高镍铜板的铜含量为(85-90)重量％。由此，通过冶炼和浇铸过程，能够富集铜、镍等有价金属，去除其它杂质，当高镍铜板的铜含量为(85-90)重量％时，有利于保证电解过程稳定、持续、高效地进行。
S200电解处理
根据本发明的实施例，以高镍铜板为阳极，以硫酸铜为电解液，进行电解处理，得到铜，其中，该电解处理是在温度为58-68摄氏度，电流密度为130A/m2～230A/m2的条件下进行的。发明人通过大量研究发现，将电流密度控制在130A/m2～230A/m2之间，可以有效防止阳极钝化和浓度差造成结晶粗糙，解决了现有技术中镍含量过高造成的阴极铜结晶粗糙、长粒子等问题，而将电解液温度控制在58～68℃之间，可以增大导电率，减小电解液的粘度，便于阳极沉降和电解液中气泡的逸出，防止阳极板钝化、槽电压升高，保证电解过程的正常进行。由此，利用本发明的电解条件可以以高镍铜板为阳极进行电解，获得高纯度的铜，并且铜的回收率高。
此外，需要说明的是，致密、平整的始极片电解得到的结晶细腻，对阴极高质量的沉积也起到重要作用。
根据本发明的实施例，电解处理的温度为61-64摄氏度。由此，导电率更高，电解液的粘度显著降低，便于阳极沉降和电解液中气泡的逸出，有效地防止阳极板钝化、槽电压升高，保证电解过程的高效稳定地进行。
根据本发明的实施例，电解处理的极距为115-125mm。由此，电解处理的极距大，有效地防止因杂质含量高、阳极泥量大，而引起的短路现象。
根据本发明的实施例，电解液的循环流为10～15L/min，且压滤量为该循环流的20～40％。由此，电解液循环流相对较低，防止阳极泥受到较为剧烈的搅动。
根据本发明的实施例，电解液中Cu2+浓度为(30～45)g/L。由于电解过程是一个Cu2+逐渐贫化的过程，电解液中Cu2+浓度为(30～45)g/L，可以保证电解过程中，Cu2+得电子获得铜，并且，为了保持电解液中Cu2+浓度，在电解过程中，需要不断补充电解液中的Cu2+。
根据本发明的实施例，电解液的酸度为(120～160)g/L。在保证有足够的导电性与Ni2+浓度较高的情况下，该酸度范围可以防止硫酸铜析出，并且电阻低、电耗少。
根据本发明的实施例，电解处理进一步包括：向所述电解液中加入添加剂，其中，该添加剂为选自骨胶、硫脲和干酪素的至少一种。由此，获得的阴极铜致密、平整、光滑，促进阳极泥的聚合沉降，阳极泥漂浮少。
根据本发明的实施例，添加剂的加入量为每生产1吨铜加入(90～220)g该添加剂。由此，添加剂的加入量适宜，阴极铜致密、平整、光滑，阳极泥的聚合沉降效果好，阳极泥漂浮少。根据本发明的优选实施例，每生产1吨所述铜加入(120～180)g所述添加剂。由此，阴极铜更致密、平整、光滑，并且阳极泥的聚合沉降效果更佳，阳极泥漂浮更少。
根据本发明的实施例，电解液部分由净化处理得到的硫酸铜溶液构成的。由此，重复利用废弃的电解液，生产成本低，资源利用率高。
S300净化处理
根据本发明的实施例，将电解液进行净化处理，得到硫酸镍和硫酸铜溶液。由此，硫酸镍和硫酸铜的杂质少，纯度高，获得的硫酸铜可作为电解质重复利用。
根据本发明的实施例，所述硫酸镍为固态。由此，便于分离硫酸镍和硫酸铜，硫酸镍的回收率高。
根据本发明实施例的制备铜和硫酸镍的方法，采用镍含量可高达(5-11)重量％的高镍铜板为阳极板进行电极，电解原料的适应性强，可以利用有色金属冶炼、电子废弃物回收处理、再生资源综合回收利用得到的原料作为阳极板原料，实现了资源利用的最大化。并且，该方法的制备过程操作简单，可连续化、自动化生产，铜和硫酸镍的回收率高，生产效率高其中，镍的回收率高达到85～88％。此外，该方法能耗少，对环境不产生任何污染。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
将矿石冶炼过程产生的以铜、镍为主的冶炼废弃物、电子废料、低品位杂铜等作为原料，进行冶炼，并浇铸成阳极板，其中，铜含量为92％，镍含量6％。选取致密、平整的铜始极片作为阴极，硫酸铜溶液为电解液进行电解，电极的极距为115～125mm，电流密度为180A/m2，电解液温度控制在62℃左右，电解液的Cu2+浓度保持在30～45g/L，酸度保持在120～160g/L。骨胶、硫脲和干酪素组成的混合添加剂的剂量为每生产1吨阴极铜加入150g，电解液循环流为15L/min左右，而电解液的压滤量为循环量的30％。
在电解过程中，阳极板的镍和铜反应生成Cu2+和Ni2+，Cu2+在阴极得电子生成阴极铜附着在阴极板上，其中，铜的回收率>99.5％，而镍以固态硫酸镍状态回收，镍的回收率达到88％，废电解液通过脱铜、蒸发浓缩、中和等净化工序处理后，硫酸铜溶液用于补充电解液中的Cu2+，实现资源的高效综合利用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种制备铜和硫酸镍的方法，其特征在于，包括：
将含有镍和铜的原料进行冶炼和浇铸处理，以便得到高镍铜板，其中，所述高镍铜板的镍含量为(5-11)重量％；
以所述高镍铜板为阳极，以硫酸铜为电解液，进行电解处理，以便得到铜，其中，所述电解处理是在温度为58-68摄氏度，电流密度为130A/m2～230A/m2的条件下进行的；以及
将所述电解液进行净化处理，以便得到硫酸镍和硫酸铜溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高镍铜板的铜含量为(85-90)重量％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解处理的温度为61-64摄氏度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解处理的极距为115-125mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液的循环流为10～15L/min，且压滤量为所述循环流的20～40％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液中Cu2+浓度为(30～45)g/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液的酸度为(120～160)g/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解处理进一步包括：
向所述电解液中加入添加剂，其中，所述添加剂为选自骨胶、硫脲和干酪素的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述添加剂的加入量为每生产1吨所述铜加入(90～220)g所述添加剂，优选地，每生产1吨所述铜加入(120～180)g所述添加剂。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解液部分由所述净化处理得到的所述硫酸铜溶液构成。
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