申请日2017.09.28
公开(公告)日2018.01.19
IPC分类号C22B7/00; C22B15/00; C22B23/00; C25C1/12; C25C1/08; C25C7/02
摘要
本发明涉及金属废料回收处理技术领域，尤其涉及从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，包括以下步骤：溶解浸出，将含有色金属的污泥与酸溶液混合，压滤得到浸出液;氧化除铁，浸出液中加入碳酸钠溶液和双氧水氧化反应，过滤得到除铁溶液;一级萃取分离铜，向除铁溶液中加入铜萃取液进行多级除铜萃取，最后得到硫酸铜溶液;二级萃取分离钴，加入钴萃取液进行多级除钴萃取，最后得到硫酸镍溶液和含钴反萃液，含钴反萃液经处理后得到硫酸钴;电积沉铜，对硫酸铜溶液进行电积沉铜得到铜;电积沉镍，在脉冲直流电源下对硫酸镍溶液进行电积沉镍得到镍。本发明的方法工艺简单，能耗较低，能够回收铜镍钴三种重金属，具有良好的经济效益。
权利要求书
1.从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：
溶解浸出，将含有色金属的污泥与酸溶液混合搅拌1～2h，超声波辅助溶解0.5～1h，压滤分离得到废渣和浸出液;
氧化除铁，向浸出液中加入碳酸钠溶液调节pH=2.8～3.2，加入双氧水氧化反应2～3h，再加碳酸钠溶液调节pH=3.6～4.0，过滤得到滤渣和除铁溶液;
一级萃取分离铜，向除铁溶液中加入铜萃取液进行多级除铜萃取，经过油液分离得到萃余液A和含铜有机相，含铜有机相用2mol/L的硫酸溶液反萃，分离得到反萃有机相A和含铜反萃液，含铜反萃液经除油处理后得到硫酸铜溶液;
二级萃取分离钴，调节萃余液A的pH=4～5，加入钴萃取液进行多级除钴萃取，分离得到萃余液B和含钴有机相，萃余液B除油后得到硫酸镍溶液，含钴有机相用1mol/L的硫酸溶液反萃，分离得到反萃有机相B和含钴反萃液，含钴反萃液经除油处理后，减压浓缩，结晶，过滤，干燥得到硫酸钴;
电积沉铜，用复合电极作为阳极，纯铜始极片为阴极，在槽电压2.0～2.5V的直流电流下，对硫酸铜溶液进行电积沉铜，在阴极得到铜;
电积沉镍，用复合电极作为阳极，纯镍始极片为阴极，在槽电压4.0～4.5V的脉冲直流电源下，对硫酸镍溶液进行电积沉镍，在阴极得到镍。
2.根据权利要求1所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述溶解浸出步骤中超声波参数为温度45～60℃，频率30～40kHz，功率500W。
3.根据权利要求2所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述铜萃取液为体积比为1：5的AD-100与260#溶剂油的混合溶液，所述反萃有机相A回收用于除铜萃取步骤。
4.根据权利要求3所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述钴萃取液为体积比为1：5的P507和260#溶剂油，所述反萃有机相B回收用于除钴萃取步骤。
5.根据权利要求4所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述复合电极是将碳纤维布/TiO2NTs置于电镀液中，采用电沉积法沉积β-PbO2，再由β-环糊精修饰制得。
6.根据权利要求5所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述碳纤维布/TiO2NTs是用导电树脂胶将多层碳纤维布粘接后，再用导电树脂胶将碳纤维布与TiO2纳米管阵列薄膜粘接制得。
7.根据权利要求6所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述电镀液的组成为0.8mol/L Pb(NO3)2、0.1mol/L HNO3、0.05mol/L NaF。
8.根据权利要求7所述的从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，所述脉冲直流电源为多段式脉冲电源，脉冲电流的占空比为0.25～0.75。
说明书
从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法
技术领域
本发明涉及金属废料回收处理技术领域，尤其涉及从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法。
背景技术
近年来，各个国家越来越重视原料利用的可持续性，再利用和回收的设想在选择材料和设计产品时起着重要作用，如果管理得当，回收有扩大资源利用的潜力，而且能使能耗、排放物和废物处理将至最低，因此回收越来越被认为是原生金属生产必要和有益的补充。
铜是应用最为广泛的有色金属之一，以其导电、导热性能好，机械性能好，易制造成合金等性能，广泛用于各工业领域。近些年，我国铜的生产量和消费量增长很快，我国已成为世界上的第二大铜消费国，因此铜的利用对我国工业具有重要的意义。钴是制造高温合金，硬质合金、磁性合金和含钴化合物的重要原料，被广泛的应用于国防、原子能、航天、电子等工业以及高温磁性合金等高科技领域，特别是锂离子二次电池行业，钴消耗量增长速度在过去的几年中超过了30%。镍是Ni-Cd，Ni-H电池、硬质合金的重要原料，是奥氏体不锈钢、超高强度结构钢的重要组元，镍在合金中显著地增加材料的强度和抗蚀性，广泛应用于航空、化工及电讯等方面。
目前针对含有色金属污泥的重金属分离回收方法中，常采用电沉积方式，耗能较高，且回收的金属种类单一，大多是针对其中一种或两种的分离回收，不能对污泥进行彻底无毒处理的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，该方法工艺简单，能耗较低，能够回收铜镍钴三种重金属，具有良好的经济效益。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法，其特征在于，包括以下步骤：
溶解浸出，将含有色金属的污泥与酸溶液混合搅拌1～2h，超声波辅助溶解0.5～1h，压滤分离得到废渣和浸出液;
氧化除铁，向浸出液中加入碳酸钠溶液调节pH=2.8～3.2，加入双氧水氧化反应2～3h，再加碳酸钠溶液调节pH=3.6～4.0，过滤得到滤渣和除铁溶液;
一级萃取分离铜，向除铁溶液中加入铜萃取液进行多级除铜萃取，经过油液分离得到萃余液A和含铜有机相，含铜有机相用2mol/L的硫酸溶液反萃，分离得到反萃有机相A和含铜反萃液，含铜反萃液经除油处理后得到硫酸铜溶液;
二级萃取分离钴，调节萃余液A的pH=4～5，加入钴萃取液进行多级除钴萃取，分离得到萃余液B和含钴有机相，萃余液B除油后得到硫酸镍溶液，含钴有机相用1mol/L的硫酸溶液反萃，分离得到反萃有机相B和含钴反萃液，含钴反萃液经除油处理后，减压浓缩，结晶，过滤，干燥得到硫酸钴;
电积沉铜，用复合电极作为阳极，纯铜始极片为阴极，在槽电压2.0～2.5V的直流电流下，对硫酸铜溶液进行电积沉铜，在阴极得到铜;
电积沉镍，用复合电极作为阳极，纯镍始极片为阴极，在槽电压4.0～4.5V的脉冲直流电源下，对硫酸镍溶液进行电积沉镍，在阴极得到镍。
进一步，所述溶解浸出步骤中超声波参数为温度45～60℃，频率30～40kHz，功率500W。
进一步，所述铜萃取液为体积比为1：5的AD-100与260#溶剂油的混合溶液，所述反萃有机相A回收用于除铜萃取步骤。
进一步，所述钴萃取液为体积比为1：5的P507和260#溶剂油，所述反萃有机相B回收用于除钴萃取步骤。
进一步，所述复合电极是将碳纤维布/TiO2NTs置于电镀液中，采用电沉积法沉积β-PbO2，再由β-环糊精修饰制得。
进一步，所述碳纤维布/TiO2NTs是用导电树脂胶将多层碳纤维布粘接后，再用导电树脂胶将碳纤维布与TiO2纳米管阵列薄膜粘接制得。
碳纤维布具有重量轻、强度高、耐化学腐蚀、导电性好、热膨胀系数小、比表面积大的优异性能，但是碳纤维布表面惰性大、表面能较低、反应活性较弱;TiO2NTs具有性质稳定、光电性质优良、比表面积大和电子传输能力强的特点，将多层碳纤维布与TiO2NTs粘接在一起，并由β-PbO2进行修饰，得到的层状复合物，具有更大的比表面积，为电子的传输提供了更多的通道，作为电极有利于提高电积效率;β-环糊精是由7个葡萄糖的分子通过糖苷键结合而成环状排列的外部亲水内部疏水的筒状结构，用于修饰层状复合物，制得的复合电极具有选择性好、灵敏度高、电化学稳定性好、抗干扰能力强、导电性好等特点。
进一步，所述电镀液的组成为0.8mol/L Pb(NO3)2、0.1mol/L HNO3、0.05mol/LNaF。
进一步，所述脉冲直流电源为多段式脉冲电源，脉冲电流的占空比为0.25～0.75。
随着电解过程的进行，溶液中的离子浓度逐渐降低，电解速率和效率均会有所减慢，而采用多段式脉冲电源能够使电解运行平稳，有利于电解末期的离子扩散、降低浓差极化，从而降低电耗。
本发明的有益效果：本发明先采用酸溶液对含有色金属的污泥进行混合搅拌，将铜镍钴等重金属进行溶解成为盐溶液进行回收，并结合超声波进行辅助溶解，能够提高金属回收率;本发明采用两次萃取依次分离出铜和钴，最后得到硫酸镍溶液，能够回收铜镍钴三种重金属;本发明的电积沉铜和电积沉镍中均采用复合电极作为阳极，复合电极具有选择性好、灵敏度高、电化学稳定性好、抗干扰能力强、导电性好等特性，能够提高电解效率，显著降低电耗;本发明电积沉镍中采用了脉冲直流电源，脉冲直流电源能够使电解运行更加平稳，有利于电解末期的离子扩散、降低浓差极化，进一步降低电耗。