[发明专利]一种废金刚石刀具中铜的电解回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜的回收方法，具体涉及一种从废金刚石刀具中铜的电解回收方法。

背景技术

金刚石刀具具有极高的硬度、耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、以及高热导低热膨胀系数、与非铁金属亲和力小等特点，是一种优越的切割工具，广泛应用于岩石切割、石油钻探及精密机械加工等行业。金刚石刀具通常以人造金刚石为切割材料，碳化钨为工具的胎体材料，以金属铜粉、钴粉和镍粉等为粘结剂，经热压成型工艺加工而成，通常由1%~2%的人造金刚石、4%~7%碳化钨、30%~50%铁、20%~30%铜、5%~10%镍、5%~10%锡、0.2%~1.0%银组成。10%~15%的金刚石刀具在使用后期被遗弃，造成资源的浪费。

汪礼敏等(（废旧金刚石工具酸分解回收有价金属的理论及实验研究），《稀有金属》，Vol.34, No.6, P919-923，2010）和(（废弃金属基金刚石制品再生利用生产超细预合金粉的沉淀工艺研究），《粉末冶金工业》，Vol.21, No.4, P919-923，2011）提出以盐酸∶硝酸=3∶2构成的混酸为浸出介质，在96℃恒温水浴中浸出80分钟，铜、镍、铁、钴、锡等有价金属浸出率达99%左右。该酸解工艺有价金属浸出率较高，但硝酸的使用为后续分离回收有价金属带来一定影响，含硝酸根的废水及可能产生一氧化氮、二氧化氮等气体的二次污染，同时硝酸价格高，使得回收成本增加。

郑小清等(（废刀具中金刚石等有价物质的综合回收），《江西化工》，No.4, 2008，P197-199）提出以氯酸钾-盐酸为溶剂，氧化溶出100h，废旧刀具溶解率达99%以上。溶出后加入助浮剂OR，加热或鼓空气分离金刚石和碳化钨，以海绵铜、硫酸铁或硫酸铁、硫酸铜形式回收铜、铁。该工艺避免了硝酸的使用，不产生有毒气体。但该工艺反应时间长、反应效率偏低，难以实现工业应用。

CN201210137164.X公开了一种在密封条件下采用氯酸钠和盐酸溶解废旧金刚石工具的方法。金刚石、碳化钨的综合回收率大于99％，其他有价物质的综合回收率大于98％。该方法虽然有价组分回收率高，但氯酸钠的使用可能产生二氧化氯等有害气体，对人体有害。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，实现高效、绿色分离废旧金刚石刀具中铜、金刚石、碳化钨等有价组分，本发明提供一种工艺流程短，经济实用，操作环境友好，铜、金刚石、碳化钨等回收率高的方法。

本发明的废金刚石刀具直接电解回收铜等有价组分的方法步骤如下：

将废金刚石刀具置于按质量比为95∶2~5的5%~10%硫酸∶硫脲混合液中，搅拌10~20分钟除油除锈，取出废金刚石刀具后，用蒸馏水洗涤数次；将除油除锈后的废金刚石刀具装入网状钛导电框中作为阳极，以钛板为阴极；含量为0.50~5.00mol/L的硫酸溶液或铜含量为0.05~0.40mol/L的硫酸铜和硫酸含量为0.50~5.00mol/L的混合溶液作为电解液，或在所述电解液中加入0.10~0.40mol/L的氯化钠溶液；电流密度为300~600A/m²，槽电压为1.0~2.0V，电解24h后，刮取铜粉，用苯骈三氮唑乙醇溶液处理后，真空干燥。

电解过程中铜、镍、铁、锡等进入电解液，金刚石、碳化钨和银以不溶物形式进入阳极泥。

本发明采用电解氧化还原回收废金刚石刀具中的铜的方法，以中低酸度的硫酸、低浓度铜为电解液，无需添加硝酸、王水、过氧化氢、次氯酸钠、氯酸钠等氧化剂。本发明的方法实现了废金刚石刀具的高效溶解、绿色分离铜、并为银的富集回收提供条件。

具体实施方式

实施例1

称取废金刚石刀具600g，置于由5%硫酸和硫脲按质量比为95∶2的混合溶液中，搅拌20分钟除油除锈，取出废金刚石刀具后，用蒸馏水洗涤数次；

长方形电解槽，一块钛框阳极，一块金属钛板阴极，阴极用滤袋包裹，电解液为含0.90mol/L硫酸溶液，电流密度为400A/m²，电解24h，刮取铜粉，用苯骈三氮唑乙醇溶液作为防氧化剂处理后真空干燥，得纯度为80.2%铜粉116.4g，铜回收率为79.43%。电解液中铜、镍、铁、锡含量分别为0.88、0.97、18.45、0.73g/L；阳极泥中银含量为1.69%，富集比为2.5。

实施例2

称取废金刚石刀具600g，置于由5%硫酸和硫脲按质量比为95∶2的混合溶液中，搅拌20分钟除油除锈，取出废金刚石刀具后，用蒸馏水洗涤数次；