CN106893859B - 一种处理镍钴合金废料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理镍钴合金废料的方法，将稀硫酸体系镍钴合金废料浆料置于浆料槽中，浆料槽中设有机械搅拌桨，保持浆料处于混合均匀状态；浆料经过气动泵按照一定速度进入旋流电解系统，经电解后从电解装置排出继续进入浆料槽，如此循环，一定时间后矿物中的镍、钴得到高效提取。工艺条件为：浆料中稀盐硫酸浓度为180‑200g/L，温度为55‑85℃，液固比为6‑12:1，阴极电流密度为100‑200A/m2。本发明流程短，反应速度快，反应过程传质均匀，相比于传统酸性湿法技术，酸度低、无需添加额外氧化剂，可实现合金废料中镍钴的综合高效提取，提高资源利用率。

Description

一种处理镍钴合金废料的方法
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶炼技术领域，特别涉及一种旋流电解浸出直接处理镍钴合金废料的方法。
背景技术
镍和钴作为合金化元素得到广泛应用，分别用于生产不锈钢、高温合金、磁性材料及催化剂等。如今镍钴在现代工业中的需求量不断提高，而镍钻矿产资源却日渐贫乏，因此，综合开发利用各种含镍、钴的二次资源具有十分重要的意义。
高温合金废料含有大量的镍、钴和稀有元素如铼、钨等。国外高温合金厂凭借其先进再生技术可实现废旧高温合金的再生利用，而国内只能对其进行降级使用或大量堆存，造成镍钴资源的大量浪费。处理该类废旧高温合金的方法主要有火法和湿法。火法存在设备投资大、粉尘废气废渣多、资金积压严重、金属回收率低等缺点。针对火法工艺的不足之处，近年来越来越重视开发具有资金周转快、环境污染小、金属直收率高的湿法工艺。
旋流电解技术是一种新兴的电解技术，在电解过程中由于高速液流的传质作用，能极大地降低浓差极化，能够高效高选择性地完成电解。近年来，旋流电解技术在多金属的提纯与分离方面呈现出明显的技术优势，成为重金属湿法生产与回收的一个重要发展方向。但其研究及应用主要集中在净化阶段，即利用电解过程中阴极的还原作用对金属离子进行沉积，以达到净化提纯作用，而对于其阳极的强氧化作用在现阶段仍没有研究案例。而且在处理镍钴合金废料浆料方面，仍然没有采用旋流电解的先例。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种处理镍钴合金废料的方法，该方法首次将旋流电解技术应用于镍钴合金废料浆料的电解浸出中，流程短，反应速度快，反应过程中传质均匀，是一种清洁高效的冶金工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，
一种处理镍钴合金废料的方法，包括以下步骤：
（1）将稀硫酸溶液与镍钴合金废料按液固体积质量比为6-12 ml:1g（优选8-10ml:1g）混合均匀，得浆料；
所述稀硫酸浓度优选为180-200g/L；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统（浆料的进料速度优选0.2-4.0 L/min，更优选0.5-2.0 L/min），进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度55-85℃，阴极电流密度为100-200A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全。
本发明的方法中，所用电解方法为旋流电解，使用一对同心管，而不是平面电极，在高电流密度条件下以目标溶液的高速旋流方式极大的强化传质过程，克服传统电解工艺中易产生“矿浆贫化区”的问题，实现目标金属离子的高效传递。
与现有的隔膜电解相比较，本发明采用旋流的方式进行电氧化过程。与旋流电积相比较，本发明是利用阳极的电氧化能力浸出矿物。
本发明利用电解过程中阳极的强氧化作用对矿物进行氧化浸出，创新地将旋流电解应用于矿物浆料的处理领域，实现在常规条件，即较低的温度和压力下，对镍钴合金废料的高效处理，是一项高效、清洁的工艺。
一种适用于上述方法的装置，由送浆系统和旋流电解系统两部分组成，送浆系统由浆料槽和气动泵组成，浆料槽中设有搅拌桨，以保持浆料混合均匀的状态，气动泵可以使浆料按照一定速度进入电解系统。旋流电解系统中设有隔膜，将浆料和电解液分隔开，浆料经电解后，重新回到浆料槽进行循环电解。
本发明的突出优点在于：
1、首次将旋流电解浸出技术应用于镍钴合金废料的浆料电解中，相比传统的生产提纯过程，极大强化传质过程，能克服传统电解工艺中易产生“矿浆贫化区”的问题，实现目标金属离子的高效传递。
2、充分利用电解过程中阳极的强氧化作用，不需加入氧化剂，能极大缩短湿法冶金技术流程，充分利用资源，大大降低成本和能耗，大幅提高金属回收率，产品质量高。
3、浆料在送浆系统和电解系统中循环，传质过程非常充分，经循环电解后，矿物中的钴和镍依次沉积在阴极，得到高效回收。
4、本发明流程闭路循环，三废排放少，环境友好。
5、本发明所采用装置的旋流电解系统和送浆系统分开，更换浆料时的操作简便快捷。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图。
其中1为阳极，2为阴极，3为隔膜，4为浆料，5为电解液，6为气动泵，7为搅拌桨，8为浆料。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中的实验原料为镍基合金废料，主要化学成分(％)：Ni 63.61、Co 8.53、W 7.11、Mo 5.10、Al 1.15、Cr 2.21、Ta 6.38、Nb 0.50。具有较高的回收价值。
本实施例之处理镍钴合金废料的方法，包括以下步骤：
（1）将镍钴合金废料磨细，过200目筛；将稀硫酸溶液与镍钴合金废料按液固体积质量比为8 ml:1g混合均匀，得浆料；
所述稀硫酸浓度为200g/L；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵（浆料的进料速度为0.3L/min）进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度75℃，阴极电流密度为150A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，电解时间1h。
本实施例电解完成后，镍和钴的浸出率分别达到95.13%和90.5%，阴极得到的镍的纯度达到98.74%。
实施例2
本实施例中的实验原料为镍基合金废料，主要化学成分(％)：Ni 63.61、Co 8.53、W 7.11、Mo 5.10、Al 1.15、Cr 2.21、Ta 6.38、Nb 0.50。具有较高的回收价值。
本实施例之旋流电解浸出直接处理镍钴合金肥料的方法，包括以下步骤：
（1）将镍钴合金废料磨细，过200目筛；将稀硫酸溶液与镍钴合金废料按液固体积质量比为10 ml:1g混合均匀，得浆料；
所述稀硫酸浓度为180g/L；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵（浆料的进料速度为0.5L/min）进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度85℃，阴极电流密度为160A/m2。经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，电解时间1.5h。
本实施例电解完成后，镍和钴的浸出率达到98.11%和95.20%，阴极镍的纯度达到97.47%。

Claims (6)

1.一种处理镍钴合金废料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将稀硫酸溶液与镍钴合金废料按液固体积质量比为6-12 ml:1g混合均匀，得浆料；
（2）将浆料置于浆料槽中，浆料通过气动泵进入旋流电解系统，进行旋流电解，旋流电解的条件为：温度55-85℃，阴极电流密度为100-200A/m2；经电解后浆料重新进入浆料槽中，如此循环，直至电解浸出完全。
2.根据权利要求1所述的处理镍钴合金废料的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述稀硫酸浓度为180-200g/L。
3.根据权利要求1或2所述的处理镍钴合金废料的方法，其特征在于，步骤（2）中，浆料的进料速度为0.2-4.0 L/min。
4.根据权利要求3所述的处理镍钴合金废料的方法，其特征在于，浆料的进料速度为0.5-2.0 L/min。
5.根据权利要求1或2所述的处理镍钴合金废料的方法，其特征在于，步骤（1）中，镍钴合金废料与稀硫酸溶液液固体积质量比为8-10ml:1g。
6.根据权利要求1或2所述的处理镍钴合金废料的方法，其特征在于，该方法使用的装置，由送浆系统和旋流电解系统两部分组成，送浆系统由浆料槽和气动泵组成，浆料槽中设有搅拌桨，旋流电解系统中设有隔膜，将浆料和电解液分隔开，浆料经电解后，重新回到浆料槽进行循环电解。
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