CN107254691A - 一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,废弃金刚石工具在电离子的作用下,分离出金刚石、碳化钨,电解液经过再次电解可以得到金刚石工具中的其他金属,并且实现电解液的循环利用。采用该方法回收的金刚石、碳化钨颗粒、铜粉、镍粉等所含金属成分,所提炼的金属粉末可继续用作金刚石工具生产的原料或者用于其它行业,其所用的电解液也可以循环回收利用,不污染环境,更环保。
Description
技术领域
本发明涉及资源综合回收利用及材料提纯领域,尤其涉及一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法。
背景技术
随着世界工业的发展,世界资源面临匮乏,特别是金属资源尤为显得更加显著。世界发达工业国家对“二次资源”的利用十分重视,再生资源已成为有色金属的主要原料,再生有色金属工业已成为一个独立产业。在近十多年世界各国都在不断提高再生金属的利用率。在几个发达工业国家铜、铅、锌二次利用率达到55~80%以上。
随着我国经济近几年的高速增长,有色金属产量的持续快速增长,矿产原料短缺的矛盾日趋突出,所以应大力发展有色金属资源的再生研究及回收工作。因此,我国在“十一五”规划中就提出大力发展循环经济,建设节约型、环境友好型社会。对于有色冶金行业,不管是从资源、能源、环境等各方面来说,都迫切的需要大力开发“二次资源”。
金刚石是目前所发现的自然界中硬度最高的物质,广泛应用于地质钻探以及硬脆材料的切割、磨削及钻孔等加工,如珠宝、石材、陶瓷、硬质合金、半导体晶体、磁性材料等,由于金刚石都是细小颗粒状,一般需要使用胎体材料将其制成一定形状且具有一定机械力学性能的工具后才能得以使用。金刚石工具是以金刚石为磨料,以金属粉末为胎体通过压制烧结等工艺制成的各种型号、规格的工具,以切割、钻削、铣磨等方式广泛应用于石材、建材、耐火材料、陶瓷、半导体等硬脆材料的加工,我国目前已经是世界上最大的金刚石及金刚石工具生产国,并且规模及市场份额还在逐年提高。
在上世纪90年代,国内生产及进口金刚石锯片几乎全部使用钴基金刚石锯片。上世纪90年代末,由于石材行业效益迅速下降,从而导致金刚石锯片刀头的价格大大下跌。金刚石锯片刀头制造技术逐渐转为使用粒度较细强度较低的金刚石和以铁粉和铜为主体的铁铜基结合剂,从而取代价格昂贵,粗粒度,高强度金刚石和钴基结合剂,以求降低成本。
在金刚石工具使用过程中,尤其是大型的金刚石工具一般其使用的不锈钢基体是循环利用的,为保护钢基体不受损伤,一般约15~20%的刀具在使用后期就必须卸下弃用。此外各大金刚石工具生产商在生产金刚石工具的过程中都会生产出一定量的残次品。我国目前是世界上最大的金刚石工具生产及消费国,仅此每年就产生数以千吨废弃刀头。
如何综合回收处理废弃金刚石工具的问题就摆在了我们面前,目前国内对废弃金刚石工具的处理都逐渐走向综合利用,但收回工艺还存在不足,大多数采用酸浸工艺对废弃金刚石工具进行回收,如申请号200810227770.4,授权公告号CN 101745514 B的发明专利,通过对废旧金刚石工具酸浸、过滤工艺首先回收其中的金刚石及碳化钨颗粒,回收过程较慢,成本较高;采用原子吸收光谱检测浸出液成分,通过添加对应的可溶性盐及去离子水调整成分及浓度,并采用化学共沉淀-还原工艺将母液中的各种有色金属制备得到超细预合金粉末,生产过程较为复杂,每次酸浸完成都需要检测分析调整添加原料的浓度和配比,并多次反复通入去离子水洗涤其中残余的金属及酸根离子,直至洗涤滤处液pH值为7,工序繁复,大大的增加了生产成本。
发明内容
为解决上述现有技术的问题,本发明提供一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,采用该方法回收的金刚石、碳化钨颗粒、铜粉、镍粉等所含金属成分,所提炼的金属粉末可继续用作金刚石工具生产的原料或者用于其它行业,其所用的电解液也可以循环回收利用,不污染环境,更环保。
实现本发明技术方案为:废弃金刚石工具在电离子的作用下,分离出金刚石、碳化钨,电解液经过再次电解可以得到金刚石工具中的其他金属,并且实现电解液的循环利用。
一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其步骤如下:
(1)将废弃金刚石工具装入带隔离膜的电解筐中,将阳极板放进电解筐内,然后将多个电解筐放进电解槽Ⅰ内,阴极放在电解槽Ⅰ内,通过电离子作用,将废弃金刚石和碳化钨与其它金属元素分离开来,其中金刚石和碳化钨粉末形成阳极泥被隔离膜留在电解筐中,其它金属离子通过隔离膜进入电解液Ⅰ内,控制电解液Ⅰ的浓度,使阴极不会有析出物;
(2)对步骤(1)中的阳极泥用去离子水洗涤,去除其表面吸附的金属离子及酸根离子,直至洗涤滤出液的pH值为7;把洗涤后的物料置于干燥器中干燥,干燥温度80~150℃,干燥时间2~8小时;使用旋风分级机分离出金刚石颗粒和碳化钨粉末;
(3)将步骤(1)中的电解液Ⅰ转移到电积槽Ⅱ,以铜板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度550~700A/m2,将电解液Ⅰ中的铜离子镀到阳极铜板上,剩下不含铜离子的电解液Ⅱ,阴极排出气体可回收利用;
(4)将步骤(3)中的电解液Ⅱ转移到电积槽Ⅲ,以镍板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度700~860A/m2,将电解液Ⅱ中的镍离子镀到阳极镍板上,剩下不含镍离子的电解液Ⅲ,阴极排出气体可回收利用;
(5)将步骤(4)中的电解液Ⅲ转移到电积槽Ⅳ,以铁板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度860~980A/m2,将电解液Ⅲ中的铁离子镀到阳极铁板上,剩下不含铁离子的电解液Ⅳ,阴极排出气体可回收利用;
(6)将步骤(5)中电积槽Ⅳ内的电解液Ⅳ送回电解槽Ⅰ中,加入酸液,循环利用。
进一步说,步骤(1)中的所述电解筐内的阳极为惰性材料;所述电解槽Ⅰ内的阴极为铜板、镍板或铁板的一种。
进一步说,步骤(1)中电解槽Ⅰ内的多个电解回路并联,保证无论任何一个回路损坏,整个电解系统Ⅰ都能够正常运行。
进一步说,步骤(3)、(4)和(5)分别得到的金属铜、镍、铁,其纯度达到85%以上。
进一步说,步骤(3)、(4)和(5)根据废弃金刚石工具所含的不同金属调整其阳极材料和电流密度。
进一步说,步骤(6)所述的酸液为盐酸、硫酸和硝酸的一种或多种。
进一步说,根据废弃金刚石工具中所含其他金属的种类多少,增减电积槽的数量。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:采用本发明的方法可实现对废弃金刚石工具的环保、高效、全面的回收;并且对其所含的其他金属元素进行分类回收,纯度达到85%以上,可直接使用,具有工艺简单、易操作、环保、成本低、产出物价值高等优势,并且实现电解液的循环利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对本领域技术人员来讲,在不独处创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图所示,一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其步骤如下:
(1)将含有铜镍铁的废弃金刚石工具装入带隔离膜的电解筐中,将阳极板放进电解筐内,然后将多个电解筐放进电解槽Ⅰ内,阴极放在电解槽Ⅰ内,通过电离子作用,将废弃金刚石和碳化钨与其它金属元素分离开来,其中金刚石和碳化钨粉末形成阳极泥被隔离膜留在电解筐中,其它金属离子通过隔离膜进入电解液Ⅰ内,控制电解液Ⅰ的浓度,使阴极不会有析出物;
(2)对步骤(1)中的阳极泥用去离子水洗涤,去除其表面吸附的金属离子及酸根离子,直至洗涤滤出液的pH值为7;把洗涤后的物料置于干燥器中干燥,干燥温度120℃,干燥时间5小时;使用旋风分级机分离出金刚石颗粒和碳化钨粉末;
(3)将步骤(1)中的电解液Ⅰ转移到电积槽Ⅱ,以铜板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度640A/m2,将电解液Ⅰ中的铜离子镀到阳极铜板上,剩下不含铜离子的电解液Ⅱ,阴极排出气体可回收利用;
(4)将步骤(3)中的电解液Ⅱ转移到电积槽Ⅲ,以镍板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度780A/m2,将电解液Ⅱ中的镍离子镀到阳极镍板上,剩下不含镍离子的电解液Ⅲ,阴极排出气体可回收利用;
(5)将步骤(4)中的电解液Ⅲ转移到电积槽Ⅳ,以铁板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度920A/m2,将电解液Ⅲ中的铁离子镀到阳极铁板上,剩下不含铁离子的电解液Ⅳ,阴极排出气体可回收利用;
(6)将步骤(5)中电积槽Ⅳ内的电解液Ⅳ送回电解槽Ⅰ中,加入盐酸,循环利用。
实施例2:
如图所示,一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其步骤如下:
(1)将含有铜镍铁钴的废弃金刚石工具装入带隔离膜的电解筐中,将阳极板放进电解筐内,然后将多个电解筐放进电解槽Ⅰ内,阴极放在电解槽Ⅰ内,通过电离子作用,将废弃金刚石和碳化钨与其它金属元素分离开来,其中金刚石和碳化钨粉末形成阳极泥被隔离膜留在电解筐中,其它金属离子通过隔离膜进入电解液Ⅰ内,控制电解液Ⅰ的浓度,使阴极不会有析出物;
(2)对步骤(1)中的阳极泥用去离子水洗涤,去除其表面吸附的金属离子及酸根离子,直至洗涤滤出液的pH值为7;把洗涤后的物料置于干燥器中干燥,干燥温度110℃,干燥时间7小时;使用旋风分级机分离出金刚石颗粒和碳化钨粉末;
(3)将步骤(1)中的电解液Ⅰ转移到电积槽Ⅱ,以铜板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度550A/m2,将电解液Ⅰ中的铜离子镀到阳极铜板上,剩下不含铜离子的电解液Ⅱ,阴极排出气体可回收利用;
(4)将步骤(3)中的电解液Ⅱ转移到电积槽Ⅲ,以镍板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度720A/m2,将电解液Ⅱ中的镍离子镀到阳极镍板上,剩下不含镍离子的电解液Ⅲ,阴极排出气体可回收利用;
(5)将步骤(4)中的电解液Ⅲ转移到电积槽Ⅳ,以铁板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度880A/m2,将电解液Ⅲ中的铁离子镀到阳极铁板上,剩下不含铁离子的电解液Ⅳ,阴极排出气体可回收利用;
(6)将步骤(5)中的电解液Ⅳ转移到电积槽Ⅴ,以钴板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度1000A/m2,将电解液Ⅲ中的钴离子镀到阳极钴板上,剩下不含钴离子的电解液Ⅴ,阴极排出气体可回收利用;
(7)将步骤(6)中电积槽Ⅴ内的电解液Ⅳ送回电解槽Ⅰ中,加入酸液,循环利用。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:包括步骤如下:
(1)将废弃金刚石工具装入带隔离膜的电解筐中,将阳极板放进电解筐内,然后将多个电解筐放进电解槽Ⅰ内,阴极放在电解槽Ⅰ内,通过电离子作用,将废弃金刚石和碳化钨与其它金属元素分离开来,其中金刚石和碳化钨粉末形成阳极泥被隔离膜留在电解筐中,其它金属离子通过隔离膜进入电解液Ⅰ内,控制电解液Ⅰ的浓度,使阴极不会有析出物;
(2)对步骤(1)中的阳极泥用去离子水洗涤,去除其表面吸附的金属离子及酸根离子,直至洗涤滤出液的pH值为7;把洗涤后的物料置于干燥器中干燥,干燥温度80~150℃,干燥时间2~8小时;使用旋风分级机分离出金刚石颗粒和碳化钨粉末;
(3)将步骤(1)中的电解液Ⅰ转移到电积槽Ⅱ,以铜板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度550~700A/m2,将电解液Ⅰ中的铜离子镀到阳极铜板上,剩下不含铜离子的电解液Ⅱ,阴极排出气体可回收利用;
(4)将步骤(3)中的电解液Ⅱ转移到电积槽Ⅲ,以镍板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度700~860A/m2,将电解液Ⅱ中的镍离子镀到阳极镍板上,剩下不含镍离子的电解液Ⅲ,阴极排出气体可回收利用;
(5)将步骤(4)中的电解液Ⅲ转移到电积槽Ⅳ,以铁板为阳极、惰性材料为阴极,根据其不同电离强度,其金属离子转换优先顺序不同,控制阳极电流密度860~980A/m2,将电解液Ⅲ中的铁离子镀到阳极铁板上,剩下不含铁离子的电解液Ⅳ,阴极排出气体可回收利用;
(6)将步骤(5)中电积槽Ⅳ内的电解液Ⅳ送回电解槽Ⅰ中,加入酸液,循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:步骤(1)中的所述电解筐内的阳极为惰性材料;所述电解槽Ⅰ内的阴极为铜板、镍板或铁板的一种。
3.根据权利要求1所述的一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:步骤(1)中电解槽Ⅰ内的多个电解回路并联,保证无论任何一个回路损坏,整个电解系统Ⅰ都能够正常运行。
4.根据权利要求1所述的一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:步骤(3)、(4)和(5)分别得到的金属铜、镍、铁,其纯度达到85%以上。
5.根据权利要求1所述的一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:步骤(3)、(4)和(5)根据废弃金刚石工具所含的不同金属调整其阳极材料和电流密度。
6.根据权利要求1所述的一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:步骤(6)所述的酸液为盐酸、硫酸和硝酸的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种通过电容综合回收利用废弃金刚石工具有价元素的方法,其特征在于:根据废弃金刚石工具中所含其他金属的种类多少,增减电积槽的数量。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171017 |
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