[发明专利]从熔炼合金中浸出铜钴镍的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金及化工生产技术领域，具体涉及一种熔炼合金中铜钴镍与铁的分离方法。

背景技术

废旧锂离子电池熔炼合金系废旧锂离子电池经高温还原熔炼处理所得，该合金原料是一种含铜钴镍的铁合金，含钴为10％～40％，含铜为10～50％，含镍为0.1％～5％，含铁为10％～80％，含锰0.1％～5％。

目前，从铜钴镍合金中浸出有价金属的方法主要有：

1、高温高压浸出法：用硫酸或盐酸通过高压浸出或结合常压浸出，使钴铜合金中的钴、铜、镍浸出进入溶液。该方法设备复杂，必须解决高温、高压条件下设备的防腐问题。

2、氯气浸出法：采用氯气作为浸出剂，由于氯气为有毒物质，运输、贮存和使用均有一定的危险性；氯气、氯盐浸出，均为氯化物体系，体系腐蚀性增大，设备防腐和环保要求高。

3、用硫酸加氯酸钠浸出法，是一种浸出速度快、而且容易实现的方法，但氯酸钠的价格较高，生产成本高。

4、直接酸浸法：用硫酸、盐酸或硝酸或其中的二种组成混合酸进行浸出。该方法在常压下反应速度慢，铜钴镍浸出效率不高，浸出率低，且工艺流程长，生产成本高。

5、电溶法：在电解槽中以钴铜合金原料为阳极，在硫酸或盐酸体系中通过电解使钴、铜从阳极上溶解进入溶液，锰、铁也一同溶解进入溶液。该方法电流效率较低、电耗较高，钴的回收率较低。

上述各种方法，对于这种成分复杂、结构稳定的高温熔炼合金处理难度较大，普遍存在铜钴镍浸出低、工艺流程长、生产成本高等缺点。此外，合金中铜钴镍浸出的同时，大量的铁浸出进入浸出液，给后续的除铁带来困难，增加后续除铁作业负担，并导致钴、铜的损失，影响钴、铜、镍的回收率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种工艺成本低、工艺便于控制、生产稳定可靠、对环境污染少的一种从熔炼合金中浸出铜钴镍的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种从熔炼合金中浸出铜钴镍的方法，包括以下步骤：

将含有铜钴镍中至少两种和铁杂质的熔炼合金进行熔融，然后利用高压气体或高压水雾化成合金粉末；

将雾化后的合金粉末加入一搅拌充气反应装置中，在该搅拌充气反应装置中以硫酸溶液作为浸出介质，使空气或氧气从所述搅拌充气反应装置的搅拌轴系中均匀鼓入，经搅拌轴系底部高速旋转的搅拌桨叶的剪切作用使鼓入的气体均匀分散，在氧化剂、催化剂的作用下，合金粉末在搅拌充气反应装置中进行锈蚀氧化浸出反应；

反应完成后，大部分杂质铁进入浸出渣中，最后进行固液分离，所述固液分离用的过滤设备优选为离心机、厢式压滤机、板框压滤机、管式过滤器中的一种，收集获得含铜钴镍中至少两种的浸出液。

上述的方法中，优选的：所述熔炼合金为废旧锂离子电池熔炼合金，且该熔炼合金中同时含有铜钴镍三种有价金属中的至少两种有价金属和铁杂质。

上述的方法中，优选的：所述熔融时的熔融温度大于1300℃。

上述的方法中，优选的：所述雾化成的合金粉末的粒径为-0.15mm(-100目)大于80％，更优选-0.15mm(-100目)大于90％。

上述的方法中，优选的：所述锈蚀氧化浸出反应过程中，所述硫酸的用量按熔炼合金中钴、铜、镍金属元素总和的理论用量的1.05倍～2.0倍添加，且反应时液固比控制为2∶1～20∶1，反应温度大于50℃。

上述的方法中，优选的：所述催化剂为硫酸铵、过硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁中的一种或几种，催化剂的浓度控制在150g/L以内；所述氧化剂为氧气或空气。

作为对上述方法进一步的改进：所述搅拌充气反应装置包括搅拌槽体、安装基座、驱动装置和搅拌轴系，所述驱动装置通过安装基座装设于搅拌槽体上，所述搅拌槽体上开设有进料口和出料口，所述驱动装置驱动搅拌轴系旋转，搅拌轴系伸入搅拌槽体的内腔中并位于内腔的中心处，所述搅拌轴系包括同心套设的外轴和内轴，所述外轴和内轴均为中空结构，且内轴设置在外轴的中空腔体中，所述内轴的中空腔体设为进气通道，且内轴的底端设为所述进气通道的出气口，所述外轴上安装有主要用于混匀物料的上搅拌器，所述内轴靠近其出气口的位置安装有主要用于分散气体的下搅拌器。

上述改进的搅拌充气反应装置中，更优选的：所述上搅拌器为桨叶式搅拌器，根据反应装置的具体设计高度，该桨叶式搅拌器还可优选在外轴上沿不同高度布置多个(例如1个、2个或3个)；所述下搅拌器则优选为一转速高于上搅拌器转速的涡轮透平式搅拌器。