CN114988499B - 一种高酸条件下处理铜镍合金的方法 - Google Patents

一种高酸条件下处理铜镍合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，该方法包括以下步骤：⑴高酸溶解：将铜镍合金粉料与浓度为150~200g/l的硫酸溶液反应，分别得到浸出液和溶解渣；⑵一次结晶脱铜：浸出液经蒸发浓缩、降温结晶，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶；⑶电积脱铜：结晶母液经电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A；⑷电积深度脱铜：电积液A经深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；⑸二次结晶脱镍：电积液B经蒸发浓缩、降温结晶，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；⑹溶解及净化除杂：粗硫酸镍结晶溶解后加入碳酸镍，分别得到中和渣和硫酸镍溶液。本发明可实现铜镍的高效分离，从而产出纯净的硫酸镍溶液产品、电积铜产品和粗硫酸铜副产品。

Description

一种高酸条件下处理铜镍合金的方法
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶金技术领域，尤其涉及一种高酸条件下处理铜镍合金的方法。
背景技术
铜镍合金作为耐蚀的结构件，广泛用于造船、化工、电力、精密仪表以及医疗器械等领域。随着国民经济的发展，产生大量的废旧铜镍合金二次资源，不仅污染环境，还占用土地面积，亟需开展铜镍合金二次资源的综合利用。
铜镍合金二次资源通常采用火法精炼，但当其成分较为复杂时，不适应直接进行火法精炼，需采用湿法工艺处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效、环保的高酸条件下处理铜镍合金的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，包括以下步骤：
⑴高酸溶解：
将铜镍合金粉料与浓度为150~200g/l的硫酸溶液按3~5:1的液固比于80~90℃反应2~3h，分别得到浸出液和溶解渣；所述溶解渣堆存；
⑵一次结晶脱铜：
所述浸出液经蒸发浓缩至镍离子浓度为80~90g/l时降温结晶，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶；
⑶电积脱铜：
所述结晶母液经电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A；
⑷电积深度脱铜：
所述电积液A经深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；所述电积铜粉返回所述步骤⑴；
⑸二次结晶脱镍：
所述电积液B经蒸发浓缩至镍离子浓度200~250g/l时降温结晶，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；所述高酸尾液返回所述步骤⑴；
⑹溶解及净化除杂：
所述粗硫酸镍结晶加水溶解至镍离子浓度为140~160g/l后，加入碳酸镍作为中和剂，并鼓入空气氧化二价铁，控制溶液pH值5.0~6.0，分别得到中和渣和硫酸镍溶液；所述中和渣堆存，所述硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶。
所述步骤⑵中降温结晶的条件是指终点温度为30~50℃，降温时间为10~12h。
所述步骤⑶中电积脱铜的条件是指电流密度为250~300A/m2，阴极液铜离子浓度为50~55g/l，阳极液铜离子浓度为25~30g/l。
所述步骤⑷中电积深度脱铜的条件是指电流密度为350~400A/m2，阴极液铜离子浓度为25~30g/l，阳极液铜离子浓度为3~5g/l。
所述步骤⑸中降温结晶的条件是指终点温度为30~50℃，降温时间为8~10h。
所述步骤⑹中溶解的温度为70~80℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以铜镍合金粉料为原料，开展湿法冶炼工艺研究，并采用高浓度硫酸溶解浸出、结晶和电积除铜的方法，实现铜镍的高效分离，从而产出纯净的硫酸镍溶液产品、电积铜产品和粗硫酸铜副产品。
2、本发明在高酸的条件下，实现铜镍的高效浸出，并通过蒸发浓缩结晶和电积的方法实现铜镍的有效分离，是一种高效简洁的环保工艺。
3、本发明在高硫酸浓度的条件下溶解浸出铜镍合金粉料，镍、铜的浸出率均大于98%。采用结晶除铜的方法，可脱除溶液中65%的铜量，电积脱铜产出电积铜品位为99%，满足1号铜的标准要求。产出硫酸镍溶液铜、铁均小于0.02g/l，镍杂比大于3500。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，包括以下步骤：
⑴高酸溶解：
将铜镍合金粉料与浓度为150~200g/l的硫酸溶液按3~5:1的液固比（L/kg）于80~90℃反应2~3h，分别得到浸出液和溶解渣。溶解渣堆存。
⑵一次结晶脱铜：
为了减少硫酸镍结晶，控制一定的镍离子浓度。因此，浸出液经蒸发浓缩至镍离子浓度为80~90g/l时，缓慢降温，使终点温度为30~50℃，并控制降温时间为10~12h，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶。
⑶电积脱铜：
采用电积的方法进一步脱除结晶母液中的铜离子。结晶母液在电流密度为250~300A/m2、阴极液铜离子浓度为50~55g/l、阳极液铜离子浓度为25~30g/l的条件下进行电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A。
⑷电积深度脱铜：
经电积脱铜后，溶液中的铜离子浓度降低。电积液A在电流密度为350~400A/m2、阴极液铜离子浓度为25~30g/l、阳极液铜离子浓度为3~5g/l的条件下继续深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；电积铜粉返回步骤⑴。
⑸二次结晶脱镍：
电积液B经蒸发浓缩至镍离子浓度200~250g/l时缓慢降温，使终点温度为30~50℃，并控制降温时间为8~10h，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；高酸尾液返回步骤⑴。
⑹溶解及净化除杂：
粗硫酸镍中还含有硫酸铁和硫酸铜等杂质，全部溶解后再加入中和剂净化除杂，铁和铜以氢氧化物的形式从溶液中沉淀分离出来，最终产出纯净的硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶。具体过程如下：
粗硫酸镍结晶加水于70~80℃溶解至镍离子浓度为140~160g/l后，加入碳酸镍作为中和剂，并鼓入空气氧化二价铁，控制溶液pH值5.0~6.0，分别得到中和渣和硫酸镍溶液；中和渣堆存，硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶。
实施例1 一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，包括以下步骤：
⑴高酸溶解：
将1kg铜镍合金粉料与3L浓度为150g/l的硫酸溶液于80℃反应2h，分别得到浸出液和溶解渣。溶解渣堆存。
铜镍合金粉料组成如表1所示。
表1铜镍合金粉料组成（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
⑵一次结晶脱铜：
浸出液经蒸发浓缩至镍离子浓度为80g/l时，缓慢降温，使终点温度为30℃，并控制降温时间为10h，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶。
⑶电积脱铜：
结晶母液在电流密度为250A/m2、阴极液铜离子浓度为50g/l、阳极液铜离子浓度为25g/l的条件下进行电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A。
⑷电积深度脱铜：
电积液A在电流密度为350A/m2、阴极液铜离子浓度为25g/l、阳极液铜离子浓度为3g/l的条件下继续深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；电积铜粉返回步骤⑴。
⑸二次结晶脱镍：
电积液B经蒸发浓缩至镍离子浓度200g/l时缓慢降温，使终点温度为30℃，并控制降温时间为8h，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；高酸尾液返回步骤⑴。
⑹溶解及净化除杂：
粗硫酸镍结晶加水于70℃溶解至镍离子浓度为140g/l后，加入碳酸镍作为中和剂，并鼓入空气氧化二价铁，控制溶液pH值5.0，分别得到中和渣和硫酸镍溶液；中和渣堆存，硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶。
工艺效果：铜的浸出率98.57%，镍的浸出率98.43%，结晶除铜率67.38%，电积铜品位为99.26%，硫酸镍溶液镍杂比为3680。
实施例2 一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，包括以下步骤：
⑴高酸溶解：
将1kg铜镍合金粉料与5L浓度为200g/l的硫酸溶液于90℃反应3h，分别得到浸出液和溶解渣。溶解渣堆存。
铜镍合金粉料组成如表2所示。
表2 铜镍合金粉料组成（wt%）
Figure 893627DEST_PATH_IMAGE002
⑵一次结晶脱铜：
浸出液经蒸发浓缩至镍离子浓度为90g/l时，缓慢降温，使终点温度为50℃，并控制降温时间为12h，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶。
⑶电积脱铜：
结晶母液在电流密度为300A /m2、阴极液铜离子浓度为55g/l、阳极液铜离子浓度为30g/l的条件下进行电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A。
⑷电积深度脱铜：
电积液A在电流密度为400A /m2、阴极液铜离子浓度为30g/l、阳极液铜离子浓度为5g/l的条件下继续深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；电积铜粉返回步骤⑴。
⑸二次结晶脱镍：
电积液B经蒸发浓缩至镍离子浓度250g/l时缓慢降温，使终点温度为50℃，并控制降温时间为10h，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；高酸尾液返回步骤⑴。
⑹溶解及净化除杂：
粗硫酸镍结晶加水于80℃溶解至镍离子浓度为160g/l后，加入碳酸镍作为中和剂，并鼓入空气氧化二价铁，控制溶液pH值6.0，分别得到中和渣和硫酸镍溶液；中和渣堆存，硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶。
工艺效果：铜的浸出率99.36%，镍的浸出率99.71%，结晶除铜率69.54%，电积铜品位为99.83%，硫酸镍溶液镍杂比大于4210。
实施例3 一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，包括以下步骤：
⑴高酸溶解：
将1kg铜镍合金粉料与3L浓度为200g/l的硫酸溶液于90℃反应2h，分别得到浸出液和溶解渣。溶解渣堆存。
铜镍合金粉料组成如表3所示。
表3 铜镍合金粉料组成（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE003
⑵一次结晶脱铜：
浸出液经蒸发浓缩至镍离子浓度为90g/l时，缓慢降温，使终点温度为50℃，并控制降温时间为10h，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶。
⑶电积脱铜：
结晶母液在电流密度为250A/m2、阴极液铜离子浓度为55g/l、阳极液铜离子浓度为25g/l的条件下进行电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A。
⑷电积深度脱铜：
电积液A在电流密度为350A/m2、阴极液铜离子浓度为30g/l、阳极液铜离子浓度为3g/l的条件下继续深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；电积铜粉返回步骤⑴。
⑸二次结晶脱镍：
电积液B经蒸发浓缩至镍离子浓度200g/l时缓慢降温，使终点温度为50℃，并控制降温时间为10h，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；高酸尾液返回步骤⑴。
⑹溶解及净化除杂：
粗硫酸镍结晶加水于80℃溶解至镍离子浓度为140g/l后，加入碳酸镍作为中和剂，并鼓入空气氧化二价铁，控制溶液pH值5.0，分别得到中和渣和硫酸镍溶液；中和渣堆存，硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶。
工艺效果：铜的浸出率99.43%，镍的浸出率99.69%，结晶除铜率65.72%，电积铜品位为99.37%，硫酸镍溶液镍杂比大于3590。

Claims (4)

1.一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，包括以下步骤：
⑴高酸溶解：
将铜镍合金粉料与浓度为150~200g/l的硫酸溶液按3~5 L:1 kg的液固比于80~90℃反应2~3h，分别得到浸出液和溶解渣；所述溶解渣堆存；
⑵一次结晶脱铜：
所述浸出液经蒸发浓缩至镍离子浓度为80~90g/l时降温结晶，终点温度为30~50℃，分别得到结晶母液和粗硫酸铜结晶；结晶除铜脱除溶液中65%的铜量；
⑶电积脱铜：
所述结晶母液经电积脱铜，分别得到电积铜产品和电积液A；所述电积脱铜的条件是指电流密度为250~300A/m2，阴极液铜离子浓度为50~55g/l，阳极液铜离子浓度为25~30g/l；
⑷电积深度脱铜：
所述电积液A经深度电积脱铜，分别得到电积铜粉和电积液B；所述电积铜粉返回所述步骤⑴；所述电积深度脱铜的条件是指电流密度为350~400A/m2，阴极液铜离子浓度为25~30g/l，阳极液铜离子浓度为3~5g/l；电积脱铜产出电积铜品位为99%；
⑸二次结晶脱镍：
所述电积液B经蒸发浓缩至镍离子浓度200~250g/l时降温结晶，终点温度为30~50℃，分别得到粗硫酸镍结晶和高酸尾液；所述高酸尾液返回所述步骤⑴；
⑹溶解及净化除杂：
所述粗硫酸镍结晶加水溶解至镍离子浓度为140~160g/l后，加入碳酸镍作为中和剂，并鼓入空气氧化二价铁，控制溶液pH值5.0~6.0，分别得到中和渣和硫酸镍溶液；所述中和渣堆存，所述硫酸镍溶液用于制备硫酸镍结晶；硫酸镍溶液中铜小于0.02g/l，镍杂比大于3500。
2.如权利要求1所述的一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，其特征在于：所述步骤⑵中降温结晶的时间为10~12h。
3.如权利要求1所述的一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，其特征在于：所述步骤⑸中降温结晶的时间为8~10h。
4.如权利要求1所述的一种高酸条件下处理铜镍合金的方法，其特征在于：所述步骤⑹中溶解的温度为70~80℃。
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