從熔煉合金中浸出銅鈷鎳的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及濕法冶金及化工生產(chǎn)技術(shù)領域，具體涉及一種熔煉合金中銅鈷鎳與鐵 的分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 廢舊鋰離子電池熔煉合金系廢舊鋰離子電池經(jīng)高溫還原熔煉處理所得，該合金原 料是一種含銅鈷鎳的鐵合金，含鈷為10%~40%，含銅為10~50%，含鎳為0. 1 %~5%， 含鐵為10%~80%，含錳0? 1 %~5%。
[0003] 目前，從銅鈷鎳合金中浸出有價金屬的方法主要有：
[0004] 1、高溫高壓浸出法：用硫酸或鹽酸通過高壓浸出或結(jié)合常壓浸出，使鈷銅合金中 的鈷、銅、鎳浸出進入溶液。該方法設備復雜，必須解決高溫、高壓條件下設備的防腐問題。
[0005] 2、氯氣浸出法：采用氯氣作為浸出劑，由于氯氣為有毒物質(zhì)，運輸、貯存和使用均 有一定的危險性；氯氣、氯鹽浸出，均為氯化物體系，體系腐蝕性增大，設備防腐和環(huán)保要求 尚。
[0006] 3、用硫酸加氯酸鈉浸出法，是一種浸出速度快、而且容易實現(xiàn)的方法，但氯酸鈉的 價格較高，生產(chǎn)成本高。
[0007] 4、直接酸浸法：用硫酸、鹽酸或硝酸或其中的二種組成混合酸進行浸出。該方法在 常壓下反應速度慢，銅鈷鎳浸出效率不高，浸出率低，且工藝流程長，生產(chǎn)成本高。
[0008] 5、電溶法：在電解槽中以鈷銅合金原料為陽極，在硫酸或鹽酸體系中通過電解使 鈷、銅從陽極上溶解進入溶液，錳、鐵也一同溶解進入溶液。該方法電流效率較低、電耗較 高，鈷的回收率較低。
[0009] 上述各種方法，對于這種成分復雜、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高溫熔煉合金處理難度較大，普遍 存在銅鈷鎳浸出低、工藝流程長、生產(chǎn)成本高等缺點。此外，合金中銅鈷鎳浸出的同時，大量 的鐵浸出進入浸出液，給后續(xù)的除鐵帶來困難，增加后續(xù)除鐵作業(yè)負擔，并導致鈷、銅的損 失，影響鈷、銅、鎳的回收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一 種工藝成本低、工藝便于控制、生產(chǎn)穩(wěn)定可靠、對環(huán)境污染少的一種從熔煉合金中浸出銅鈷 鎳的方法。
[0011] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種從熔煉合金中浸出銅鈷鎳的 方法，包括以下步驟：
[0012] 將含有銅鈷鎳中至少兩種和鐵雜質(zhì)的熔煉合金進行熔融，然后利用高壓氣體或高 壓水霧化成合金粉末；
[0013] 將霧化后的合金粉末加入一攪拌充氣反應裝置中，在該攪拌充氣反應裝置中以硫 酸溶液作為浸出介質(zhì)，使空氣或氧氣從所述攪拌充氣反應裝置的攪拌軸系中均勻鼓入，經(jīng) 攪拌軸系底部高速旋轉(zhuǎn)的攪拌槳葉的剪切作用使鼓入的氣體均勻分散，在氧化劑、催化劑 的作用下，合金粉末在攪拌充氣反應裝置中進行銹蝕氧化浸出反應；
[0014] 反應完成后，大部分雜質(zhì)鐵進入浸出渣中，最后進行固液分離，所述固液分離用的 過濾設備優(yōu)選為離心機、廂式壓濾機、板框壓濾機、管式過濾器中的一種，收集獲得含銅鈷 鎳中至少兩種的浸出液。
[0015] 上述的方法中，優(yōu)選的：所述熔煉合金為廢舊鋰離子電池熔煉合金，且該熔煉合金 中同時含有銅鈷鎳三種有價金屬中的至少兩種有價金屬和鐵雜質(zhì)。
[0016] 上述的方法中，優(yōu)選的：所述熔融時的熔融溫度大于1300°C。
[0017] 上述的方法中，優(yōu)選的：所述霧化成的合金粉末的粒徑為-o. 15mm(-100目）大于 80 %，更優(yōu)選-0? 15mm (-100 目）大于 90 % 〇
[0018] 上述的方法中，優(yōu)選的：所述銹蝕氧化浸出反應過程中，所述硫酸的用量按熔煉合 金中鈷、銅、鎳金屬元素總和的理論用量的1. 05倍~2. 0倍添加，且反應時液固比控制為 2 : 1~20 : 1，反應溫度大于50°C。
[0019] 上述的方法中，優(yōu)選的：所述催化劑為硫酸銨、過硫酸銨、硫酸銅、硫酸亞鐵中的一 種或幾種，催化劑的濃度控制在150g/L以內(nèi)；所述氧化劑為氧氣或空氣。
[0020] 作為對上述方法進一步的改進：所述攪拌充氣反應裝置包括攪拌槽體、安裝基座、 驅(qū)動裝置和攪拌軸系，所述驅(qū)動裝置通過安裝基座裝設于攪拌槽體上，所述攪拌槽體上開 設有進料口和出料口，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動攪拌軸系旋轉(zhuǎn)，攪拌軸系伸入攪拌槽體的內(nèi)腔中 并位于內(nèi)腔的中心處，所述攪拌軸系包括同心套設的外軸和內(nèi)軸，所述外軸和內(nèi)軸均為中 空結(jié)構(gòu)，且內(nèi)軸設置在外軸的中空腔體中，所述內(nèi)軸的中空腔體設為進氣通道，且內(nèi)軸的底 端設為所述進氣通道的出氣口，所述外軸上安裝有主要用于混勻物料的上攪拌器，所述內(nèi) 軸靠近其出氣口的位置安裝有主要用于分散氣體的下攪拌器。
[0021] 上述改進的攪拌充氣反應裝置中，更優(yōu)選的：所述上攪拌器為槳葉式攪拌器，根據(jù) 反應裝置的具體設計高度，該槳葉式攪拌器還可優(yōu)選在外軸上沿不同高度布置多個（例如 1個、2個或3個）；所述下攪拌器則優(yōu)選為一轉(zhuǎn)速高于上攪拌器轉(zhuǎn)速的渦輪透平式攪拌器。
[0022] 上述改進的攪拌充氣反應裝置中，更優(yōu)選的：所述內(nèi)軸的底端靠近所述攪拌槽體 的底面，所述外軸的底端高出所述內(nèi)軸的底端一定高度，且所述上攪拌器安裝于外軸的底 端附近，所述下攪拌器則安裝于內(nèi)軸的底部。
[0023] 上述改進的攪拌充氣反應裝置中，更優(yōu)選的：所述外軸和內(nèi)軸分別由獨立的驅(qū)動 裝置驅(qū)動，且外軸的轉(zhuǎn)速低于內(nèi)軸的轉(zhuǎn)速。更優(yōu)選的：所述驅(qū)動裝置包括第一驅(qū)動電機和第 二驅(qū)動電機，所述第一驅(qū)動電機通過外軸用皮帶及皮帶輪與外軸的上端連接，所述第二驅(qū) 動電機通過內(nèi)軸用皮帶及皮帶輪與內(nèi)軸的上端連接，且內(nèi)軸的上端高出外軸的上端一定距 離。通過獨立地驅(qū)動裝置分別驅(qū)動內(nèi)軸和外軸，使得上攪拌器和下攪拌器可以根據(jù)其不同 的攪拌器類型和作用功能達到不同的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，下攪拌器（透平式攪拌器）的轉(zhuǎn)速較高，其 主要和和定子一起控制微氣泡的產(chǎn)生和分散，而上攪拌器（槳葉式攪拌器）的轉(zhuǎn)速相對較 低，則主要承擔整個容器內(nèi)的液體或固體在垂直方向上形成循環(huán)。
[0024] 上述改進的攪拌充氣反應裝置中，更優(yōu)選的：所述攪拌槽體的底面對應于內(nèi)軸底 端的位置裝設有定子，且定子形成有一凹槽，該凹槽呈半包式包圍在所述下攪拌器的外部， 所謂的半包式是指定子布置在下攪拌器的下側(cè)和外側(cè)，下攪拌器的上方則沒有定子包圍。 更優(yōu)選的，所述定子與所述下攪拌器之間留有間隙并形成狹縫腔體。所述定子與下攪拌器 同心布設，所述定子包括底盤和固接于底盤上的多個引流板；多個引流板均布在底盤上方 的周邊，且多個引流板的中軸面均與底盤的外周切線相交并呈一相同角度。在該優(yōu)選的方 案中，定子和下攪拌器共同構(gòu)成一組攪拌裝置，這組攪拌裝置主要用來分散從內(nèi)軸進入的 氣體，產(chǎn)生微細氣泡，當下攪拌器轉(zhuǎn)動時，帶動液體甩出，產(chǎn)生局部負壓，外部的氣體沿著內(nèi) 軸進入下攪拌器和定子之間的間隙（可自吸或鼓風機鼓入），在下攪拌器和定子的剪切、摩 擦等作用力的共同作用下，不斷產(chǎn)生微細粒氣泡并與液體或固體高速混合，最后在定子的 引流作用下呈輻射狀噴出，構(gòu)成了一個小型且高效的氣體分散系統(tǒng)。
[0025] 上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的：所述安裝基座固接在攪拌槽體的頂面，所 述攪拌軸系穿過安裝基座伸入攪拌槽體的內(nèi)腔中，所述進氣通道的進氣口設置在內(nèi)軸的頂 端，該進氣口由支架固定，該進氣口處設有調(diào)節(jié)進氣量的進氣閥門。進氣閥門可通過支架固 定在安裝基座上。
[0026] 上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的：所述攪拌軸系包括第一軸承和第二軸承，所 述外軸的外部通過第一軸承裝設在所述安裝基座上，所述內(nèi)軸通過第二軸承同心嵌套在外 軸的中空腔體中。
[0027] 采用上述本發(fā)明的方法可實現(xiàn)常壓浸出條件下熔煉合金中銅鈷鎳的有效浸出，并 在有效浸出銅鈷鎳的同時，可實現(xiàn)與鐵雜質(zhì)的分離，進而達到有效浸出有價金屬并脫除雜 質(zhì)鐵的目的，減少下一步濕法分離回收有價金屬除鐵作業(yè)負擔。作為進一步的改進，為了提 高氣-固-液三相反應速率，保證合金充分反應，我們將熔煉合金的浸出置于一高效的攪拌 充氣反應裝置中進行，以廉價的硫酸作浸出劑，使用空氣或氧氣作為氧化劑，氣體從所述攪 拌充氣反應裝置的攪拌軸系中均勻鼓入，經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的槳葉剪切氣體實現(xiàn)其均勻分散，在 氧化劑、催化劑作用下，實現(xiàn)合金中有價金屬的高效浸出。由于常規(guī)的攪拌設備一般都不具 有氣體分散的作用和效果，而本發(fā)明上述改進的攪拌充氣反應裝置中，通過分層布置不同 結(jié)構(gòu)形式的攪拌器，并巧妙地布設進氣通道，使得本發(fā)明的攪拌設備能夠同時兼具充氣反 應功能；在本發(fā)明中下攪拌器及其附屬構(gòu)件具有通氣和分散氣體的作用，有利于促進氣液 兩相混合或氣液固三相混合，但如果僅僅依靠下攪拌器進行攪拌，則易造成反應物料的上 下對流不足、混合不充分，因此在此基礎上，本發(fā)明又在反應裝置中部設置了上攪拌器，以 加強垂直方向上的物料對流，做到整個攪拌充氣反應裝置內(nèi)物料的充分混合和反應充分。