[发明专利]由低品位铜镍混合矿电沉积制备铜镍合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜镍合金制备工艺，特别涉及一种对铜镍混合矿进行预处理并结合湿法冶金工艺直接制备铜镍合金的方法，应用于矿物绿色冶金综合利用的工艺技术领域。

背景技术

有色金属广泛应用于国防、航空航天、电子电力、交通运输、石油化工等国民经济的各个领域，在国民经济与国防建设中具有重要的战略地位。然而随着有色金属资源开发的不断深入，我国有色金属资源短缺问题日益突出，我国有色资源的自给率也逐年下降，进口依赖性大幅增加，长此以往，必将对国家安全构成潜在的威胁。造成以上严重局面的原因是我国已探明的有色金属矿产资源约75%是目前无法经济利用的低品位、多金属复杂矿等难处理矿产资源，且这部分难处理矿产资源主要是低品位氧化-硫化混合矿。

复杂多金属混合矿，其矿石成分多样，有价金属物相主要为黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿等硫化矿物，此外还含有磁铁矿、蛇纹石等氧化矿物及脉石。近现代冶金工业100多年来，传统有色金属选冶技术主要用于处理硫化矿，目前大都采用铜镍混合浮选-熔炼-高冰镍破碎、磨矿-铜镍浮选分离，再经过火法熔炼和吹炼制备硫化镍/铜电极，然后分别进行电解精炼获得电积镍/铜的工艺。对于高品位的铜镍硫化矿，此种处理方法工艺成熟，生产效率高。但是处理低品位混合矿时，通过火法处理存在镍回收率低，生产成本高等问题。而湿法处理的主流方法是酸浸-选择性电积工艺，但是当矿石中铁镁钙含量高时，该工艺酸耗量较大，而且后续净化除杂过程较为复杂。故而混合矿采用传统选冶技术无法高效分离提取，主金属回收率较低，寻求新的短流程清洁冶金工艺已经是有色资源高效利用的必然要求。

铜镍合金较其他铜合金机械及物理性能都异常良好，其延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀、富有深冲性能，被广泛使用于造船、石油化工、电器、仪表、医疗器械、装饰工艺品等领域。目前铜镍合金的制备方法主要有机械合金化法、还原法、超声波法、粉末冶金法、水热/溶剂热法、静高压合成法等。这些合成方法，虽然都能成功合成出铜镍合金，但是其制备的大部分是铜镍合金的粉体。铜镍合金中的主要添加元素镍是一种稀缺的战略物资，价格昂贵，直接大批量的使用熔炼合成的方法制备铜镍合金成本大、耗资高，从而限制了铜镍合金的广泛应用。目前恒电流沉积制备铜镍合金受到越来越多的关注，但是电沉积所需的镍/铜源仍然是硫酸镍/铜、氯化镍/铜、硝酸镍/铜等化合物，且需要大量的活性剂及络合剂。近年来从复杂矿石直接制备目标金属及合金受到越来越多的关注，研发低温、高效、短流程的新型绿色湿法冶金工艺已成为矿物研究重要的研究方向，如何利用低品位铜镍混合矿直接制备铜镍合金的工艺成为亟待解决的电沉积制备金属铜镍技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种由低品位铜镍混合矿电沉积制备铜镍合金的方法，针对特定低品位铜镍混合矿，首先进行选择性氧化和氯化，形成铜镍的氯化中间体并溶解于离子液体，最后通过电化学可控沉积方法分离出铜镍合金，离子液体电解质溶液可重复使用，不产生其他副产物，原料及中间处理过程简单，反应条件容易实现，本发明方法具有过程可控、效率高、成本低廉、能耗低等特点。

为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案：

一种由低品位铜镍混合矿电沉积制备铜镍合金的方法，步骤如下：

a.离子液体电解质溶液的配制：以氯化胆碱和尿素为初始原料，按氯化胆碱和尿素的原料组分摩尔比为1:2的比例进行原料混合，在80~100℃下恒温搅拌10~12小时，直至形成均匀、无色透明状离子液体作为电解质溶液；

b.铜镍混合矿预处理：对铜镍混合矿石进行磨细，并通过200目筛分后烘干，然后将干燥后的矿粉在氧化性气氛中于600~700℃温度下进行氧化焙烧1~2小时，再将氧化焙烧后的混合矿粉进行氯化焙烧，氯化焙烧在HCl气氛中进行，氯化焙烧的温度为350~450℃，氯化焙烧时间为0.5~1小时，完成氯化焙烧后，将氯化焙烧的产物随炉冷却至室温，得到氯化焙烧矿物粉末；在对铜镍混合矿进行预处理时，氧化焙烧过程采用的氧化性气氛气体优选采用空气；在对铜镍混合矿进行预处理时，在氧化焙烧过程中优选控制氧化性气氛的气流流量接近80mL/min，在氯化焙烧过程中优选控制HCl气体流量接近80mL/min。

c.铜镍饱和离子液体的配制：将在所述步骤b中预处理后的氯化焙烧矿物粉末置于在所述步骤a中配制的离子液体中进行混合和溶解，在60~100℃下恒温搅拌8~10小时，获得铜镍饱和的离子液体-铜镍盐复合电解液；