旋流电解浸出直接处理镍钴合金废料的方法及应用前景

旋流电解浸出直接处理镍钴合金废料的方法及应用前景

本发明涉及有色金属湿法冶金技术领域，具体涉及一种旋流电解浸出直接处理镍钴合金废渣的方法。

背景技术：

镍和钴是用途广泛的合金元素，分别用于生产不锈钢、高温合金、磁性材料和催化剂。当今现代工业对镍和钴的需求越来越大，而镍钴矿产资源却日益稀缺。因此，综合开发利用各种含镍、钴的二次资源具有重要意义。

高温合金废料中含有大量的镍、钴及铼、钨等稀有元素，废旧高温合金以其先进的再生技术可以回收利用，而国内只能降级处理或大量堆存，造成镍、钴资源的大量浪费。处理此类废旧高温合金的主要方法有火法冶金和湿法冶金。火法冶金存在设备投资大、粉尘、废气、废渣产生量大、资金积压严重、金属回收率低等缺点。针对火法冶金工艺的不足，近年来，资金周转快、环境污染小、金属直接回收率高的湿法冶金工艺的发展越来越受到重视。

旋风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，可以大大降低浓差极化，高效、选择性地完成电解。近年来，旋风电解技术在多种金属的净化分离中表现出明显的技术优势，成为重金属湿法生产回收的重要发展方向。但其研究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使金属离子沉积下来达到净化提纯的目的，而对于阳极的强氧化作用尚无研究案例。而且，目前仍未见利用旋风电解处理镍钴合金废浆的先例。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种镍钴合金废渣的处理方法，该方法首次将旋风电解技术应用于镍钴合金废渣浆的电解浸出，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所采用的技术方案是：

一种镍钴合金废弃物处理方法，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6-12ml：1g(优选8-10ml：1g)混合，得到浆料；

所述稀硫酸的浓度优选为180～200g/L；

(2)将矿浆置于浆槽中，通过气动泵将矿浆进入旋风电解系统(矿浆进料速率优选为0.2-4.0 L/min，更优选为0.5-2.0 L/min)，进行旋风电解。旋风电解的条件为：温度55-85℃，阴极电流密度100-200 A/m2；电解结束后，矿浆重新进入浆槽，如此循环，直至电解浸出完毕。

本发明的方法中，所采用的电解方式为旋风电解，即用一对同心管代替平面电极，在高电流密度条件下，以目标溶液的高速旋风方式大大强化传质过程，克服了传统电解过程中易产生的“浆液耗尽区”问题，实现了目标金属离子的高效转移。

本发明与现有的隔膜电解相比，采用旋风法进行电氧化过程；与旋风电解相比，本发明利用阳极的电氧化能力进行矿物浸出。

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，创新性地将旋风电解应用于矿浆处理领域，在常规条件下，即在较低的温度和压力下实现了镍钴合金废渣的高效处理，是一种高效、清洁的工艺。

适用于上述方法的装置由浆液输送系统和旋风电解系统组成。浆液输送系统由浆液罐和气动泵组成。浆液罐内设有搅拌桨，使浆液保持混合均匀。气动泵可使浆液以一定的速度进入电解系统。旋风电解系统中设有隔膜，使浆液与电解液分离。电解结束后，浆液返回浆液罐，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矿浆电解，与传统生产净化工艺相比，大大强化了传质过程，克服了传统电解过程中易产生的“矿浆贫化区”问题，实现了目标金属离子的高效转移。

2、电解过程中充分利用阳极的强氧化作用，不需添加氧化剂，可大大缩短湿法冶金工艺流程，充分利用资源，大大降低成本和能耗，大大提高金属回收率，产品质量高。

3、矿浆在矿浆输送系统与电解系统中循环，传质过程十分完全，经过循环电解后，矿物中的钴、镍依次沉积在阴极上，得到高效回收。

4、本发明工艺闭路循环，三废排放少，环境友好。

5、本发明采用的装置旋风电解系统与矿浆输送系统分离，更换矿浆操作简单、快捷。

附图的简要说明

图1为本发明装置的结构示意图。

其中1为阳极，2为阴极，3为隔膜，4为浆液，5为电解液，6为气泵，7为搅拌桨，8为浆液。

详细方法

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。

示例 1

本实施例中实验原料为镍基合金废料，其主要化学成分(％)为：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。

本实施例的镍钴合金废弃物处理方法包括以下步骤：

(1)将镍钴合金废料研磨并过200目筛；将稀硫酸溶液与镍钴合金废料按液固体积质量比8ml:1g混合，得到浆料；

稀硫酸浓度为200g/L；

（2）将浆料置于浆槽中，通过气动泵（浆料进料速率为0.3L/min）将浆料进入旋风电解系统进行旋风电解。旋风电解的条件为：温度75℃，阴极电流密度150A/m2。电解结束后，浆料重新进入浆槽，如此循环1小时。

本实施例电解完成后，镍、钴的浸出率分别达到95.13％、90.5％，阴极获得镍的纯度达到98.74％。

示例 2

本实施例中实验原料为镍基合金废料，其主要化学成分(％)为：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。

本实施例的旋流电解浸出直接处理镍钴合金肥的方法，包括以下步骤：

(1)将镍钴合金废料研磨并过200目筛；将稀硫酸溶液与镍钴合金废料按液固体积质量比10ml:1g混合，得到浆料；

稀硫酸浓度为180g/L；

（2）将浆料置于浆槽中，通过气动泵（浆料进料速率为0.5L/min）将浆料进入旋风电解系统进行旋风电解。旋风电解的条件为：温度85℃，阴极电流密度160A/m2。电解结束后，浆料重新进入浆槽，如此循环1.5小时。

本实施例电解完成后，镍、钴的浸出率达到98.11％、95.20％，阴极镍的纯度达到97.47％。