一种由锡镍铁合金废料生产电解镍并回收锡和铁的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金废料回收利用技术领域，特别是一种由锡镍铁合金废料生产电解 镍并回收锡和铁的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，国内外应用于合金废料的回收技术主要三种，具体为火法精炼技术、湿法 精炼技术及火法-湿法联用技术。
[0003] 火法精炼技术主要是将高温合金废料通过采用表面处理和真空吹氧脱碳技术 (VOD)，结合真空感应炉电渣炉等先进冶炼设备进行再生，利用无污染清洗吹氩脱气去夹 渣、特种渣系去夹杂物、高真空提纯等一系列纯净化技术实现高温合金废料的再生利用，火 法工艺具有效率高和流程短的优点，但存在投资成本高、能耗大的缺点。
[0004] 湿法精炼技术是一种先将废旧高温合金预处理后再进行酸浸碱浸，让有回收价值 的金属以离子的形式进入溶液，再采用化学沉淀、电解沉积、有机溶剂萃取、置换法、离子交 换法中的一种或几种分离方式来将稀贵金属元素分离出来的化学方法。湿法精炼技术处理 废旧高温合金还可兼顾到金属元素的提纯，该技术具有投资小、能耗低、污染小、产品附加 值高的优点，但存在流程环节多的缺点。
[0005] 火法-湿法联用技术的相关研究报道如下：中文文献《从废高温镍钴合金中浸出 镍和钴的试验研究》（侯晓川，肖连生等，湿法冶金，Vol. 28, No. 3, S印，2009)采用"苏打焙 烧-碱浸出铝、钥-氯气浸出钴、镍、铁等-TBP萃取除铁-中和水解除铬-P204萃取除微量 杂质-N235萃取分离镍、钴"工艺处理废高温镍钴合金。650°C苏打焙烧，除去合金废料中杂 质含量较高铝钥，减少Co,Ni的损失；质量浓度为150g/L的NaOH为浸出剂；用氯气浸出碱 浸渣，并通过添加 Fe2+，提高氯气浸出的速率，提高利用率，浸出电位控制在450?480mV范 围内。在此实验条件下，镍、钴的平均浸出率为99. 30%、97. 67%，浸出渣中镍、钴质量分数 仅 0· 51 %和 0· 44%。夕卜文文献〈〈Factors research on the influence of leaching rate of nickel and cobalt from waste superalloys with sulfuric acid》（Fan Xingxiang, International Journal of Nonferrous Metallurgy，Vol. 2，No. 2,2013)米用雾化喷 粉-硫酸溶解-苏打焙烧-氢氟酸溶解回收合金中的有价金属：采用高频炉熔炼废旧高温 合金原料，再进行气雾化喷粉，硫酸浸出合金中的Ni, Co,浸出率达到98%以上，过滤洗涤 后滤液进行萃取，分离回收Ni, Co ;滤渣进行苏打焙烧，生产W，Mo, Re等的钠盐，滤液采用离 子交换法回收中其中W，Mo, Re等稀有金属，回收率达到85%以上；用氢氟酸溶解滤渣，回收 其中的Ta, Hf等金属，回收率达到80%以上。
[0006] 锡镍铁合金中的锡和镍均为有色金属，价格昂贵，用途广泛，以上三种处理废镍合 金技术的工艺流程在工业上已比较成熟，但是对于从锡镍铁合金废料中综合回收多种有价 金属的工艺路线、低污染、低能耗、技术及经济可行的新工艺还需进一步开发。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中火法精炼技术、湿法精炼技术及火 法-湿法联用技术存在的问题，提供一种由锡镍铁合金废料生产电解镍并回收锡和铁的方 法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由锡镍铁合金废料生产电解镍 并回收锡和铁的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
[0009] (1)电化学溶解
[0010] 将锡镍铁合金废料作为可溶性阳极，以阴离子交换膜为隔膜材料，进行电化学溶 解，收集阳极溶液，分析其中的金属元素的含量；
[0011] (2)化学沉锡
[0012] 加碱调节步骤（1)所得阳极溶液pH为3.0?4.0,将溶液中Sn2+沉淀分离后收集 滤液，分析其中的金属元素的含量；
[0013] ⑶化学沉铁
[0014] 调节步骤⑵所得滤液pH为3?4,温度为70?95°C，使溶液中的Fe3+生成 β -FeOOH沉淀，加入氧化剂将溶液中的Fe2+氧化为Fe 3+，加热搅拌，直至检测不出铁离子为 止，继续搅拌加热，反应1?2h，于70?90°C恒温水浴锅中保温3?4h，陈化12?24h，将 生成的β -FeOOH沉淀分离后收集滤液，分析锡和铁的去除率及镍的损失率，这样的好处是 可以将阳极液中的铁离子完全沉淀，且沉淀易于过滤，镍离子损失率较低；
[0015] (4)电解回收单质镍
[0016] 将步骤⑶所得滤液作为阴极溶液，调节pH = 3?5,阴离子交换膜为隔膜材料， 阳极液为〇. 1?〇. 5mol/L NaOH，施加 I. 0?3. OV外加电压，恒电流0. 15?0. 45A，电解析 出单质镍；
[0017] 所述步骤⑴中的电解电压为0· 8?2V，阳极溶液HCl浓度为0· 8?I. 2mol/L， NaCl浓度为L 2?I. 8mol/L，阴极溶液HCl浓度为0· 5?I. 2mol/L。
[0018] 进一步，所述步骤（1)中的电化学溶解是以锡镍铁合金废料为可溶阳极，活性炭 布袋为容器，镀钼钛网连接电源正极和锡镍铁合金废料，隔膜材料为异相阴离子交换膜，这 样的好处是可以阻止阳离子在阴极板上沉积，从而可以收集阳极液。
[0019] 进一步，所述步骤（2)中的加碱是在搅拌的条件下，缓慢加碱将pH调至3. 0? 4. 0,反应1?2h，陈化12?24h，碱为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种的组 合，这样的好处是可以使溶液中Sn 2+完全沉淀，且沉淀易于过滤，镍离子损失率较低。
[0020] 进一步，所述步骤（4)中的阳极液为0. 1?0. 3mol/L NaOH,以石墨棒做阴极，电流 密度为100?300A/m2。
[0021] 下面进行进一步说明：
[0022] 本发明中膜电解工艺是一个电化学溶解的过程，以阴离子交换膜为隔膜，阻止阳 离子在阴极上沉积，将阳离子全部留在阳极液
[0023] 中。电解反应如下：
[0024] 阳极：SnK= Sn 2+
[0025] Fe-2e-= Fe 2+
[0026] Ni-2e-= Ni 2+
[0027] 阴极：2H++2e