申請日2017.09.28
公開(公告)日2018.01.19
IPC分類號C22B7/00; C22B15/00; C22B23/00; C25C1/12; C25C1/08; C25C7/02
摘要
本發(fā)明涉及金屬廢料回收處理技術領域，尤其涉及從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，包括以下步驟：溶解浸出，將含有色金屬的污泥與酸溶液混合，壓濾得到浸出液;氧化除鐵，浸出液中加入碳酸鈉溶液和雙氧水氧化反應，過濾得到除鐵溶液;一級萃取分離銅，向除鐵溶液中加入銅萃取液進行多級除銅萃取，最后得到硫酸銅溶液;二級萃取分離鈷，加入鈷萃取液進行多級除鈷萃取，最后得到硫酸鎳溶液和含鈷反萃液，含鈷反萃液經(jīng)處理后得到硫酸鈷;電積沉銅，對硫酸銅溶液進行電積沉銅得到銅;電積沉鎳，在脈沖直流電源下對硫酸鎳溶液進行電積沉鎳得到鎳。本發(fā)明的方法工藝簡單，能耗較低，能夠回收銅鎳鈷三種重金屬，具有良好的經(jīng)濟效益。
權利要求書
1.從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，包括以下步驟：
溶解浸出，將含有色金屬的污泥與酸溶液混合攪拌1～2h，超聲波輔助溶解0.5～1h，壓濾分離得到廢渣和浸出液;
氧化除鐵，向浸出液中加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=2.8～3.2，加入雙氧水氧化反應2～3h，再加碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=3.6～4.0，過濾得到濾渣和除鐵溶液;
一級萃取分離銅，向除鐵溶液中加入銅萃取液進行多級除銅萃取，經(jīng)過油液分離得到萃余液A和含銅有機相，含銅有機相用2mol/L的硫酸溶液反萃，分離得到反萃有機相A和含銅反萃液，含銅反萃液經(jīng)除油處理后得到硫酸銅溶液;
二級萃取分離鈷，調(diào)節(jié)萃余液A的pH=4～5，加入鈷萃取液進行多級除鈷萃取，分離得到萃余液B和含鈷有機相，萃余液B除油后得到硫酸鎳溶液，含鈷有機相用1mol/L的硫酸溶液反萃，分離得到反萃有機相B和含鈷反萃液，含鈷反萃液經(jīng)除油處理后，減壓濃縮，結晶，過濾，干燥得到硫酸鈷;
電積沉銅，用復合電極作為陽極，純銅始極片為陰極，在槽電壓2.0～2.5V的直流電流下，對硫酸銅溶液進行電積沉銅，在陰極得到銅;
電積沉鎳，用復合電極作為陽極，純鎳始極片為陰極，在槽電壓4.0～4.5V的脈沖直流電源下，對硫酸鎳溶液進行電積沉鎳，在陰極得到鎳。
2.根據(jù)權利要求1所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述溶解浸出步驟中超聲波參數(shù)為溫度45～60℃，頻率30～40kHz，功率500W。
3.根據(jù)權利要求2所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述銅萃取液為體積比為1：5的AD-100與260#溶劑油的混合溶液，所述反萃有機相A回收用于除銅萃取步驟。
4.根據(jù)權利要求3所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述鈷萃取液為體積比為1：5的P507和260#溶劑油，所述反萃有機相B回收用于除鈷萃取步驟。
5.根據(jù)權利要求4所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述復合電極是將碳纖維布/TiO2NTs置于電鍍液中，采用電沉積法沉積β-PbO2，再由β-環(huán)糊精修飾制得。
6.根據(jù)權利要求5所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述碳纖維布/TiO2NTs是用導電樹脂膠將多層碳纖維布粘接后，再用導電樹脂膠將碳纖維布與TiO2納米管陣列薄膜粘接制得。
7.根據(jù)權利要求6所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述電鍍液的組成為0.8mol/L Pb(NO3)2、0.1mol/L HNO3、0.05mol/L NaF。
8.根據(jù)權利要求7所述的從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，所述脈沖直流電源為多段式脈沖電源，脈沖電流的占空比為0.25～0.75。
說明書
從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法
技術領域
本發(fā)明涉及金屬廢料回收處理技術領域，尤其涉及從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法。
背景技術
近年來，各個國家越來越重視原料利用的可持續(xù)性，再利用和回收的設想在選擇材料和設計產(chǎn)品時起著重要作用，如果管理得當，回收有擴大資源利用的潛力，而且能使能耗、排放物和廢物處理將至最低，因此回收越來越被認為是原生金屬生產(chǎn)必要和有益的補充。
銅是應用最為廣泛的有色金屬之一，以其導電、導熱性能好，機械性能好，易制造成合金等性能，廣泛用于各工業(yè)領域。近些年，我國銅的生產(chǎn)量和消費量增長很快，我國已成為世界上的第二大銅消費國，因此銅的利用對我國工業(yè)具有重要的意義。鈷是制造高溫合金，硬質合金、磁性合金和含鈷化合物的重要原料，被廣泛的應用于國防、原子能、航天、電子等工業(yè)以及高溫磁性合金等高科技領域，特別是鋰離子二次電池行業(yè)，鈷消耗量增長速度在過去的幾年中超過了30%。鎳是Ni-Cd，Ni-H電池、硬質合金的重要原料，是奧氏體不銹鋼、超高強度結構鋼的重要組元，鎳在合金中顯著地增加材料的強度和抗蝕性，廣泛應用于航空、化工及電訊等方面。
目前針對含有色金屬污泥的重金屬分離回收方法中，常采用電沉積方式，耗能較高，且回收的金屬種類單一，大多是針對其中一種或兩種的分離回收，不能對污泥進行徹底無毒處理的技術問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，該方法工藝簡單，能耗較低，能夠回收銅鎳鈷三種重金屬，具有良好的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明通過以下技術手段解決上述技術問題：
從含有色金屬的污泥中分離回收銅、鎳、鈷的方法，其特征在于，包括以下步驟：
溶解浸出，將含有色金屬的污泥與酸溶液混合攪拌1～2h，超聲波輔助溶解0.5～1h，壓濾分離得到廢渣和浸出液;
氧化除鐵，向浸出液中加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=2.8～3.2，加入雙氧水氧化反應2～3h，再加碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH=3.6～4.0，過濾得到濾渣和除鐵溶液;
一級萃取分離銅，向除鐵溶液中加入銅萃取液進行多級除銅萃取，經(jīng)過油液分離得到萃余液A和含銅有機相，含銅有機相用2mol/L的硫酸溶液反萃，分離得到反萃有機相A和含銅反萃液，含銅反萃液經(jīng)除油處理后得到硫酸銅溶液;
二級萃取分離鈷，調(diào)節(jié)萃余液A的pH=4～5，加入鈷萃取液進行多級除鈷萃取，分離得到萃余液B和含鈷有機相，萃余液B除油后得到硫酸鎳溶液，含鈷有機相用1mol/L的硫酸溶液反萃，分離得到反萃有機相B和含鈷反萃液，含鈷反萃液經(jīng)除油處理后，減壓濃縮，結晶，過濾，干燥得到硫酸鈷;
電積沉銅，用復合電極作為陽極，純銅始極片為陰極，在槽電壓2.0～2.5V的直流電流下，對硫酸銅溶液進行電積沉銅，在陰極得到銅;
電積沉鎳，用復合電極作為陽極，純鎳始極片為陰極，在槽電壓4.0～4.5V的脈沖直流電源下，對硫酸鎳溶液進行電積沉鎳，在陰極得到鎳。
進一步，所述溶解浸出步驟中超聲波參數(shù)為溫度45～60℃，頻率30～40kHz，功率500W。
進一步，所述銅萃取液為體積比為1：5的AD-100與260#溶劑油的混合溶液，所述反萃有機相A回收用于除銅萃取步驟。
進一步，所述鈷萃取液為體積比為1：5的P507和260#溶劑油，所述反萃有機相B回收用于除鈷萃取步驟。
進一步，所述復合電極是將碳纖維布/TiO2NTs置于電鍍液中，采用電沉積法沉積β-PbO2，再由β-環(huán)糊精修飾制得。
進一步，所述碳纖維布/TiO2NTs是用導電樹脂膠將多層碳纖維布粘接后，再用導電樹脂膠將碳纖維布與TiO2納米管陣列薄膜粘接制得。
碳纖維布具有重量輕、強度高、耐化學腐蝕、導電性好、熱膨脹系數(shù)小、比表面積大的優(yōu)異性能，但是碳纖維布表面惰性大、表面能較低、反應活性較弱;TiO2NTs具有性質穩(wěn)定、光電性質優(yōu)良、比表面積大和電子傳輸能力強的特點，將多層碳纖維布與TiO2NTs粘接在一起，并由β-PbO2進行修飾，得到的層狀復合物，具有更大的比表面積，為電子的傳輸提供了更多的通道，作為電極有利于提高電積效率;β-環(huán)糊精是由7個葡萄糖的分子通過糖苷鍵結合而成環(huán)狀排列的外部親水內(nèi)部疏水的筒狀結構，用于修飾層狀復合物，制得的復合電極具有選擇性好、靈敏度高、電化學穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、導電性好等特點。
進一步，所述電鍍液的組成為0.8mol/L Pb(NO3)2、0.1mol/L HNO3、0.05mol/LNaF。
進一步，所述脈沖直流電源為多段式脈沖電源，脈沖電流的占空比為0.25～0.75。
隨著電解過程的進行，溶液中的離子濃度逐漸降低，電解速率和效率均會有所減慢，而采用多段式脈沖電源能夠使電解運行平穩(wěn)，有利于電解末期的離子擴散、降低濃差極化，從而降低電耗。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明先采用酸溶液對含有色金屬的污泥進行混合攪拌，將銅鎳鈷等重金屬進行溶解成為鹽溶液進行回收，并結合超聲波進行輔助溶解，能夠提高金屬回收率;本發(fā)明采用兩次萃取依次分離出銅和鈷，最后得到硫酸鎳溶液，能夠回收銅鎳鈷三種重金屬;本發(fā)明的電積沉銅和電積沉鎳中均采用復合電極作為陽極，復合電極具有選擇性好、靈敏度高、電化學穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、導電性好等特性，能夠提高電解效率，顯著降低電耗;本發(fā)明電積沉鎳中采用了脈沖直流電源，脈沖直流電源能夠使電解運行更加平穩(wěn)，有利于電解末期的離子擴散、降低濃差極化，進一步降低電耗。
