[发明专利]一种采用框式阳极装置直接电解‑酸浸联合法回收铜钽铌废料中有价金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用框式阳极装置直接电解-酸浸联合法回收铜钽铌废料中有价金属的方法，属于资源与环境技术领域。

背景技术

钽和铌属于稀有贵重金属，因具有熔点高、耐腐蚀、冷加工性能好等优良挺个性，所以在冶金工业、电子工业、原子能、超导技术、宇航等许多领域中广泛应用，尤其在国防和尖端高新技术部门是须臾不能离开的。随着我国工业现代化进程的加速，对钽和铌这些战略性金属需求不断上升，无疑会对钽铌资源的供给提出重大挑战。虽然我国钽铌储量分别占世界总钽铌储量的10%和17%，储量丰富，但原矿品位及低，五氧化二钽和五氧化二铌含量0.003~0.02%；矿物组分复杂，总与其他矿物共生，长伴随有放射性元素；矿物嵌布粒度细，选矿难度大；回收率只有45~55%（比国外低15~25%），生产成本高。我国对金属钽和铌的需求量不断增加，在加上环境保护的压力下，这对冶金企业提出了挑战。

因此，钽铌资源的循环利用将是一个缓解钽铌资源供求紧张的有效途径。再生钽铌资源主要包括新资源和旧资源。工业加工中产生的脚边料、废料、碎屑等就是新资源，经过消费后报废的催化剂、硬质合金、电容器等属于旧资源。

钽铌合金是再生钽铌资源的一种。在回收合金中有价金属的传统工艺中，一般采用烧结、酸浸、萃取、离子交换等组合工艺。

本发明提出采用阳极装置直接电解—酸浸联合法回收钽铌基合金废料中金属铜、钽、铌的方法，对钽铌基合金废料进行破碎清洁后直接放入阳极框装置中进行电溶除杂。在一定的电解工艺参数下，阴极沉淀析出合格的杂质金属（如金属铜、镍、钴、锌、锡等）。对电解后的剩余的含少量杂质的钽铌合金，在H₂SO₄-H₂O₂-H₂O体系中进行浸出深度除杂，可以得到纯净的金属钽和铌。本发明不仅有效回收钽铌基合金中的钽和铌，同时也有效回收废料中的杂质金属，并省去传统中对人体环境有害的氢氟酸、萃取剂等的使用，在环境保护和经济效益中实现了双丰收。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种采用框式阳极装置直接电解-酸浸联合法回收铜钽铌废料中有价金属的方法。该方法直接将含部分可电溶金属的铜钽铌基合金废料经过破碎清洁后装入阳极框中进行电解，不仅实现了钽铌资源的综合回收利用，且省去了对人体环境有害的氢氟酸、萃取剂等药剂的使用，在环境保护和经济效益中实现了双丰收，本发明通过以下技术方案实现。

一种采用框式阳极装置直接电解-酸浸联合法回收铜钽铌废料中有价金属的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将铜钽铌废料破碎至直径0.5~3.0cm，长0.5~20.0cm，然后采用清洁试剂清洗；

（2）将清洗后的铜钽铌废料装入到以钛网为材料的框式阳极中，采用机械或人工的方式对碎片进行压实，然后将框式阳极放入到电解槽中，以装有铜钽铌废料的钛网为阳极，AISI-316不锈钢板为阴极，以CuSO₄-H₂SO₄-H₂O作为电解质，在电解液温度为20~70℃、电流密度为100~400A/m²、明胶为50~400g/tCu、硫脲为20~200g/tCu、极间距为8~18cm条件下电解3~7d获得阴极铜、电解废液和钛网中剩余的含少量杂质铜的钽铌废料；

（3）将步骤（2）剩余的含少量杂质铜的钽铌废料按照液固比为10:1~1:10g/ml加入到酸浸剂中，其中酸浸剂为浓度50~1500g/l的硫酸和浓度为5~200g/L的双氧水，在搅拌速度为50~600r/min条件下浸出1~24h获得金属钽铌。

所述步骤（1）中铜钽铌废料中含铜10wt%~70wt%，含钽和铌量为30wt%~90wt%。

所述清洁试剂为先经浓度为0.5~5mol/L的H₂SO₄或HCl清洗，然后用H₂O清洗，再采用95wt%的C₂H₅OH清洗。

所述步骤（2）钛网为L（长度）*W（宽度）*T（厚度）900~1300mm*800~1200mm*40~80mm的长方体结构，孔隙率控制在15~80%。