一種處理鎳鈷合金廢料的方法與流程

2023-08-08 02:38:46 1

本發明涉及有色金屬溼法冶煉技術領域，特別涉及一種旋流電解浸出直接處理鎳鈷合金廢料的方法。

背景技術：

鎳和鈷作為合金化元素得到廣泛應用，分別用於生產不鏽鋼、高溫合金、磁性材料及催化劑等。如今鎳鈷在現代工業中的需求量不斷提高，而鎳鑽礦產資源卻日漸貧乏，因此，綜合開發利用各種含鎳、鈷的二次資源具有十分重要的意義。

高溫合金廢料含有大量的鎳、鈷和稀有元素如錸、鎢等。國外高溫合金廠憑藉其先進再生技術可實現廢舊高溫合金的再生利用，而國內只能對其進行降級使用或大量堆存，造成鎳鈷資源的大量浪費。處理該類廢舊高溫合金的方法主要有火法和溼法。火法存在設備投資大、粉塵廢氣廢渣多、資金積壓嚴重、金屬回收率低等缺點。針對火法工藝的不足之處，近年來越來越重視開發具有資金周轉快、環境汙染小、金屬直收率高的溼法工藝。

旋流電解技術是一種新興的電解技術，在電解過程中由於高速液流的傳質作用，能極大地降低濃差極化，能夠高效高選擇性地完成電解。近年來，旋流電解技術在多金屬的提純與分離方面呈現出明顯的技術優勢，成為重金屬溼法生產與回收的一個重要發展方向。但其研究及應用主要集中在淨化階段，即利用電解過程中陰極的還原作用對金屬離子進行沉積，以達到淨化提純作用，而對於其陽極的強氧化作用在現階段仍沒有研究案例。而且在處理鎳鈷合金廢料漿料方面，仍然沒有採用旋流電解的先例。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種處理鎳鈷合金廢料的方法，該方法首次將旋流電解技術應用於鎳鈷合金廢料漿料的電解浸出中，流程短，反應速度快，反應過程中傳質均勻，是一種清潔高效的冶金工藝。

本發明解決其技術問題採用的技術方案是，

一種處理鎳鈷合金廢料的方法，包括以下步驟：

（1）將稀硫酸溶液與鎳鈷合金廢料按液固體積質量比為6-12 ml:1g（優選8-10ml:1g）混合均勻，得漿料；

所述稀硫酸濃度優選為180-200g/L；

（2）將漿料置於漿料槽中，漿料通過氣動泵進入旋流電解系統（漿料的進料速度優選0.2-4.0 L/min，更優選0.5-2.0 L/min），進行旋流電解，旋流電解的條件為：溫度55-85℃，陰極電流密度為100-200A/m2；經電解後漿料重新進入漿料槽中，如此循環，直至電解浸出完全。

本發明的方法中，所用電解方法為旋流電解，使用一對同心管，而不是平面電極，在高電流密度條件下以目標溶液的高速旋流方式極大的強化傳質過程，克服傳統電解工藝中易產生「礦漿貧化區」的問題，實現目標金屬離子的高效傳遞。

與現有的隔膜電解相比較，本發明採用旋流的方式進行電氧化過程。與旋流電積相比較，本發明是利用陽極的電氧化能力浸出礦物。

本發明利用電解過程中陽極的強氧化作用對礦物進行氧化浸出，創新地將旋流電解應用於礦物漿料的處理領域，實現在常規條件，即較低的溫度和壓力下，對鎳鈷合金廢料的高效處理，是一項高效、清潔的工藝。

一種適用於上述方法的裝置，由送漿系統和旋流電解系統兩部分組成，送漿系統由漿料槽和氣動泵組成，漿料槽中設有攪拌槳，以保持漿料混合均勻的狀態，氣動泵可以使漿料按照一定速度進入電解系統。旋流電解系統中設有隔膜，將漿料和電解液分隔開，漿料經電解後，重新回到漿料槽進行循環電解。

本發明的突出優點在於：

1、首次將旋流電解浸出技術應用於鎳鈷合金廢料的漿料電解中，相比傳統的生產提純過程，極大強化傳質過程，能克服傳統電解工藝中易產生「礦漿貧化區」的問題，實現目標金屬離子的高效傳遞。

2、充分利用電解過程中陽極的強氧化作用，不需加入氧化劑，能極大縮短溼法冶金技術流程，充分利用資源，大大降低成本和能耗，大幅提高金屬回收率，產品質量高。

3、漿料在送漿系統和電解系統中循環，傳質過程非常充分，經循環電解後，礦物中的鈷和鎳依次沉積在陰極，得到高效回收。

4、本發明流程閉路循環，三廢排放少，環境友好。

5、本發明所採用裝置的旋流電解系統和送漿系統分開，更換漿料時的操作簡便快捷。

附圖說明

圖1為本發明所述裝置的結構示意圖。

其中1為陽極，2為陰極，3為隔膜，4為漿料，5為電解液，6為氣動泵，7為攪拌槳，8為漿料。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1

本實施例中的實驗原料為鎳基合金廢料，主要化學成分(％)：Ni 63.61、Co 8.53、W 7.11、Mo 5.10、Al 1.15、Cr 2.21、Ta 6.38、Nb 0.50。具有較高的回收價值。

本實施例之處理鎳鈷合金廢料的方法，包括以下步驟：

（1）將鎳鈷合金廢料磨細，過200目篩；將稀硫酸溶液與鎳鈷合金廢料按液固體積質量比為8 ml:1g混合均勻，得漿料；

所述稀硫酸濃度為200g/L；

（2）將漿料置於漿料槽中，漿料通過氣動泵（漿料的進料速度為0.3L/min）進入旋流電解系統，進行旋流電解，旋流電解的條件為：溫度75℃，陰極電流密度為150A/m2。經電解後漿料重新進入漿料槽中，如此循環，電解時間1h。

本實施例電解完成後，鎳和鈷的浸出率分別達到95.13%和90.5%，陰極得到的鎳的純度達到98.74%。

實施例2

本實施例中的實驗原料為鎳基合金廢料，主要化學成分(％)：Ni 63.61、Co 8.53、W 7.11、Mo 5.10、Al 1.15、Cr 2.21、Ta 6.38、Nb 0.50。具有較高的回收價值。

本實施例之旋流電解浸出直接處理鎳鈷合金肥料的方法，包括以下步驟：

（1）將鎳鈷合金廢料磨細，過200目篩；將稀硫酸溶液與鎳鈷合金廢料按液固體積質量比為10 ml:1g混合均勻，得漿料；

所述稀硫酸濃度為180g/L；

（2）將漿料置於漿料槽中，漿料通過氣動泵（漿料的進料速度為0.5L/min）進入旋流電解系統，進行旋流電解，旋流電解的條件為：溫度85℃，陰極電流密度為160A/m2。經電解後漿料重新進入漿料槽中，如此循環，電解時間1.5h。

本實施例電解完成後，鎳和鈷的浸出率達到98.11%和95.20%，陰極鎳的純度達到97.47%。