一种分离回收金属复合废料的方法
【专利摘要】本发明涉及一种分离回收金属复合废料的方法，将金属复合废料装入阳极筐作为阳极进行旋流电解可获得所需电解提纯金属；电解过程中电解液自进液口进，并在进液通道、金属复合废料间和两极间以一定速度流动，最后经另一侧的上端出液口流出，电解液经一定处理后可循环使用；阳极泥通过一定处理后可分离回收各金属。本发明能实现金属的高效率、零污染、低成本分离和回收。
【专利说明】一种分离回收金属复合废料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属复合废料分离回收技术，具体地说，是一种采用旋流电解技术分离回收金属复合废料，实现金属的高效回收再利用的方法。
【背景技术】
[0002]目前金属复合废料回收已成为人们的共识，国内现有的金属复合废料回收方法主要有火法冶金法、机械浮选法、溶解法、电积法和传统电解法等。火法冶金法二次污染严重、回收率低、处理设备昂贵；机械浮选法设备昂贵、工艺流程繁琐、回收率低；溶解法成本高，酸耗大，环境污染严重，某些金属再生困难；传统电解法虽然对环境无污染，但能耗大、成本高、生产周期长，且会出现浓差极化和阳极钝化等现象，严重影响电解效率。
[0003]现有技术有通过采用大溶液循环量，设置喷嘴使溶液产生以对流传质为主的流动，快速补充阴极附近的金属离子，减少浓差极化现象，缺点是电余液中金属离子如铜离子浓度仍较高。
[0004]专利W092/14865和美国专利US5849172最先报道了旋流电积技术。旋流电积技术通过高速溶液流动消除了浓差极化等对电积不利的因素，避免了传统电积过程受多种因素(离子浓度、析出电位、浓差极化、超电位、PH值等)影响的限制。但是旋流电积技术在电积分离提纯金属之前，仍需对金属废料进行酸溶制备金属的盐溶液，酸耗较大，并造成一定的环境污染。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提出了一种分离回收金属复合废料的方法，利用阳极筐实现对金属复合废料的直接电解分离提纯，降低能耗和酸耗；利用高速流动的电解液和阳极泥收集槽消除浓差极化和阳极钝化，提高电解效率，实现金属的高效率、零污染、低成本分离提纯回收。
[0006]为实现上述的目的，本发明所述分离回收金属复合废料的方法，包括如下步骤:
[0007]第一步，将金属复合废料装入阳极筐中，阳极筐和阳极筐内的金属废料作为阳极，阳极筐位于阴极内，两者之间有间隙，阳极筐中设有进液通道；
[0008]第二步，电解液经进液通道流向通道外的金属复合废料中，与金属复合废料充分接触并反应，并进一步透过阳极筐进入阳极、阴极之间的间隙，最后流出，整个电解过程电解液高速流动；
[0009]第三步，金属复合废料中的所需电解提纯金属在其特定的电极电势下以离子形式溶解，并在阴极析出，低电极电势的金属虽然在阳极溶解，但在阴极不能析出，而高电极电势的金属在阳极被保留下来作为阳极泥，流入阳极泥收集槽。
[0010]作为一个优选实施方式，所述阳极筐材料为绝缘材料(如聚四氟乙烯)，该材料不易被电解液腐蚀和电化学腐蚀，为防止金属复合废料漏出，阳极筐外表面覆有一层防漏层，所述防漏层可以采用涤纶或丙纶布等。
[0011]作为一个优选实施方式，本发明所述阳极筐中心设置电解液的进液通道，该通道和阳极筐都是可以透过电解液，但金属废料不能透过，电解液在进液通道中流动，并透过进液通道壁流到阳极筐中，且进一步流出阳极筐；从电解槽流出的电解液经相应处理去除杂质离子可循环使用，杂质离子的去除方法根据具体杂质离子确定。
[0012]作为一个优选实施方式，所述进液通道材料与阳极筐相同，为防止阳极筐内金属复合废料漏到通道内，进液通道内表面覆有一层防漏层，所述防漏层可以采用涤纶或丙纶布等。
[0013]作为一个优选实施方式，所述阳极筐下端采用表面有镀层(防止铜被电解)的铜作导电用。
[0014]本发明上述第二步中:电解液根据实际金属复合废料成分确定，比如银铜废料，想要电解提纯铜，电解液则是CuS02+H2S(V混合液，同时为沉淀少量溶解的银离子，电解液中需加盐酸，因此电解银铜废料的电解液为CuS02+H2S04+少量盐酸混合液；又如银金废料，想要电解提纯银，由于Ag2SO4微溶，因此电解液应是AgN03+HN0^液，由于无溶解的金离子，则无需加除杂物质。
[0015]本发明上述第三步中:电解过程是在阴极电流密度50?ΙΟΟΟΑ/m2、电压0.5?
10.0V下通电进行。具体根据所要电解提纯金属而定，对于电压，比如，要电解提纯铜，铜的电极电势为0.34V，加上电解液、电极等会有一些电压降，因此电压一般为0.7?1.0V，而电解提纯银的电压一般为2.2?2.5V。
[0016]本发明上述电解过程中:电解液在进液通道、阳极筐内的金属复合废料间、阳极和阴极间以流速100?3000L/h流动，最后流出；同时每隔2?40h向阳极筐中补加5?10kg金属复合废料，每隔5?60h取出在阴极析出的金属板。
[0017]本发明上述第三步中:阳极泥通过阳极筐下端阳极泥通道流到阳极泥收集槽中，并被移出收集槽进行后续处理分离回收各金属。阳极泥的分离回收方法根据具体所含金属成分确定。
[0018]本发明中，特定的电极电势是针对各种金属复合废料中的金属而言，不同的金属有不同的电极电势，对应于不同的槽电压和电流密度。
[0019]本发明上述方法提纯的金属纯度很高，回收率也相当高，电解液经处理后可重复循环使用。
[0020]本发明适用于现在能够采用电解提纯的所有金属复合废料的提纯分离回收。
[0021]与现有技术相比，本发明具有的有益效果:该方法利用阳极筐实现对金属复合废料的直接电解分离提纯，降低能耗和酸耗；利用高速流动的电解液和阳极泥收集槽消除浓差极化和阳极钝化，提高电解效率，实现金属的高效率、零污染、低成本分离提纯回收。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明一较优实施例的原理示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明的实施例作详细说明，以下实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]如图1所示，本发明一较优实施例采用的装置及其原理示意，图中:1.进液口，2.进液通道，3.阳极筐，4.金属复合废料，5.出液口，6.阴极，7.阳极泥通道，8.阳极泥收集槽。其中:阳极筐3位于阴极6内且两者之间有间隙，电解液在输液泵的作用下从进液口I进入进液通道2，在进液通道2内高速流动，并透过进液通道壁进入阳极筐3中的金属复合废料4中，与复合金属废料4充分接触，最后继续透过阳极筐壁进入阳极筐3、阴极6之间，并通过出液口 5流出。在阳极(是指阳极筐和阳极筐内的金属复合废料的整体)，复合金属废料4中的所要电解提纯的金属和电极电势较低的金属在一定电极电势下以离子形式溶解，较高电极电势的金属在阳极被保留下来，作为阳极泥经下端阳极泥通道7进入阳极泥收集槽8 ;在阴极，所要电解提纯的金属在一定电极电势下析出形成金属板，较低电极电势的金属离子被留在电解液中。
[0025]作为一个优选条件，银铜复合废料在阴极电流密度为160?400A/m2，槽电压为
0.7?1.0V的条件下通电电解。
[0026]作为一个优选条件，金银铜复合废料在阴极电流密度为200?400A/m2，槽电压为2.2?2.5V的条件下通电电解。
[0027]实施例1
[0028]以分离回收银铜复合废料为例
[0029]第一步，将银铜复合废料装入覆有涤纶布的聚四氟乙烯阳极筐作为阳极，采用不锈钢板作为阴极，采用含铜40?55g/L、H2S04100?150g/L的CuS02+H2S04S液作为电解液(添加盐酸300?500ml/吨铜，温度58?65°C )，在阴极电流密度为160?400A/m2，槽电压为0.7?1.0V的条件下通电电解。
[0030]第二步，电解过程中电解液自进液口进，并在覆有涤纶布的聚四氟乙烯进液通道、银铜复合废料间和两极间以流速400?2000L/h流动(比如4001711、10001711、20001711等)，最后经另一侧的上端出液口流出。同时每隔4?16h向阳极筐中补加8?50kg银铜复合废料，银铜复合废料中的金属银被保留下来，其中有极少量银以离子形式溶解，溶解的银与电解液中的盐酸反应生成氯化银沉淀，银单质和氯化银共同形成阳极泥，而铜则完全以离子形式进入电解液，并在阴极析出，每隔6?24h取出在阴极析出的铜板。而电解液通过补加盐酸可循环使用。
[0031]第三步，阳极泥通过阳极筐下端镀银铜(导电用)中阳极泥通道流到阳极泥收集槽中，收集的阳极泥加入足量氨水溶解AgCl，过滤，回收未溶解物银粉，并向滤液中加水合肼还原银氨络合物得到银粉，通过水洗获得纯银粉。
[0032]本实施例分离的铜和银纯度均为99.97%以上，回收率高于99.7%，电解液可重复循环使用。
[0033]实施例2
[0034]以分离回收金银铜复合废料为例
[0035]第一步，将金银铜复合废料装入覆有丙纶布的聚四氟乙烯阳极筐作为阳极，采用钛板作为阴极，采用含银180?200g/L、HN0354?80g/L的AgN03+HN(V^液作为电解液，在阴极电流密度为200?400A/m2，槽电压为2.2?2.5V的条件下通电电解。
[0036]第二步，电解过程中电解液自进液口进，并在覆有丙纶布的聚四氟乙烯进液通道、金银铜复合废料间和两极间以流速200?1000L/h流动(比如200L/h、600L/h、1000L/h等)，最后经另一侧的上端出液口流出。同时每隔6?24h向阳极筐中补加10?80kg金银铜复合废料，金银铜复合废料中的金被保留下来形成阳极泥，而银和铜则完全以离子形式进入电解液，银在阴极析出，每隔12?48h取出在阴极析出的银粉，铜离子则留在电解液中。流出的电解液通过加热蒸发，得到硝酸银结晶和硝酸铜结晶，继续加热至300°C以上，使硝酸铜全部分解为氧化铜，然后加入蒸馏水使硝酸银晶体溶解，过滤得到硝酸银溶液和氧化铜粉末，向硝酸银溶液中添加硝酸作为电解液循环使用。
[0037]第三步，阳极泥通过阳极筐下端镀铂铜(导电用)中阳极泥通道流到阳极泥收集槽中，通过水洗获得金粉。
[0038]本实施例分离的金、银和铜纯度均为99.99%以上，回收率高于99.5%，电解液经处理后可重复循环使用。
[0039]实施例3
[0040]以分离回收镍铁复合废料为例
[0041]第一步，将镍铁复合废料装入覆有涤纶布的ABS阳极筐作为阳极，采用镍板作为阴极，采用含镍70?80g/L、H2SO4120?170g/L的NiS02+H2S04溶液作为电解液，在阴极电流密度为180?400A/m2，槽电压为1.5?1.7V的条件下通电电解。
[0042]第二步，电解过程中电解液自进液口进，并在覆有涤纶布的ABS进液通道、镍铁复合废料间和两极间以流速300?1500L/h流动(比如300L/h、900L/h、1500L/h等)，最后经另一侧的上端出液口流出。同时每隔5?20h向阳极筐中补加6?40kg镍铁复合废料，镍铁复合废料中的镍和铁则完全以离子形式进入电解液，镍在阴极析出，每隔10?40h取出在阴极析出的镍板，铁离子则留在电解液中。流出的电解液添加Ni (OH)2溶液沉淀铁离子，过滤后，添加H2SO4作为电解液循环使用。
[0043]本实施例分离的镍和铁纯度均为99.95%以上，回收率高于99.75%,电解液经处理后可重复循环使用。
[0044]尽管本发明的内容已经通过上述实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种分离回收金属复合废料的方法，其特征在于，包括以下步骤:.第一步，将金属复合废料装入阳极筐中，阳极筐和阳极筐内的金属废料作为阳极，阳极筐中设有进液通道，阳极筐位于阴极内，两者之间有间隙； 第二步，电解液经进液通道流向通道外的金属复合废料中，与金属复合废料充分接触并反应，并进一步透过阳极筐进入阳极、阴极之间的间隙，最后流出，整个电解过程电解液高速流动； 第三步，金属复合废料中的所需电解提纯金属在其特定的电极电势下以离子形式溶解，并在阴极析出，低电极电势的金属虽然在阳极溶解，但在阴极不能析出，而高电极电势的金属在阳极被保留下来作为阳极泥，流入阳极泥收集槽。
2.根据权利要求1所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述阳极筐中心设置电解液的进液通道，该通道和阳极筐都可以透过电解液，但金属废料不能透过，电解液在进液通道中流动，并透过进液通道壁流到阳极筐中，且进一步流出阳极筐。
3.根据权利要求1所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述阳极筐材料为绝缘材料，该材料不易被电解液腐蚀和电化学腐蚀，为防止金属复合废料漏出，阳极筐外表面覆有一层防漏层。
4.根据权利要求3所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述进液通道材料与阳极筐相同，为防止阳极筐内金属复合废料漏到通道内，进液通道内表面覆有一层防漏层。
5.根据权利要求1所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述阳极筐下端采用表面有防止被电解镀层的铜作导电用。
6.根据权利要求1所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述阳极泥通过阳极筐下端阳极泥通道流到阳极泥收集槽中，并被移出收集槽进行后续处理分离回收各金属。
7.根据权利要求1-6任一项所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述电解过程是在阴极电流密度50?ΙΟΟΟΑ/m2、电压0.5?10.0V下通电进行。
8.根据权利要求1-6任一项所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:上述电解过程中:电解液在进液通道、阳极筐内的金属复合废料间、阳极和阴极间以流速100?3000L/h流动，最后流出。
9.根据权利要求1-6任一项所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:每隔2?40h向阳极筐中补加5?100kg金属复合废料，每隔5?60h取出在阴极析出的金属板。
10.根据权利要求1-6任一项所述的分离回收金属复合废料的方法，其特征在于:所述金属复合废料为银铜复合废料时，在阴极电流密度为160?400A/m2，槽电压为0.7?1.0V的条件下通电电解；所述金属复合废料为金银铜复合废料时，在阴极电流密度为200?400A/m2，槽电压为2.2?2.5V的条件下通电电解。
【文档编号】C25C7/06GK104498992SQ201410734032
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】陈林驰 申请人:温州新科先进粉体材料有限公司