[發(fā)明專利]一種廢舊銅鐵基金剛石刀頭的處理方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410327385.2 | 申請日： | 2014-07-10 |
| 公開（公告）號： | CN104046785A | 公開（公告）日： | 2014-09-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊天足;張杜超;劉偉鋒;陳霖;饒帥;肖慶凱;郝占東 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號： | C22B7/00 | 分類號： | C22B7/00;C25C5/02;C01B31/06 |
| 代理公司： | 中南大學(xué)專利中心 43200 | 代理人： | 胡燕瑜 |
| 地址： | 410083 湖南省*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 廢舊 基金 剛石 刀頭 處理 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中濕法冶金過程，特別是一種有效地處理廢舊銅鐵基金剛石刀頭的方法。
背景技術(shù)
金剛石刀頭是金剛石鋸片的工作主體，廣泛應(yīng)用于石材加工，主要由金剛石顆粒和胎體結(jié)合劑組成。刀頭里的金剛石顆粒是一種超硬材料，主要起到切割作用；胎體結(jié)合劑則是保護金剛石顆粒不過早地脫落。為了增加金剛石刀頭的切割效果和延長其使用壽命，針對不同的切割對象，常采用由不同金屬組成的胎體材料，通常根據(jù)主要金屬含量高低的不同可分為鐵基、銅基、鈷基、鎳基等胎體材料。目前市場上廣泛采用的是由銅、鐵為主要元素組成的胎體材料，同時添加了適量銀粉從而進一步提高金剛石刀頭的切割效果。在切割和打磨大理石等石材的過程中，金剛石刀頭逐漸磨損至不能切削而廢棄，由于其所含的金剛石顆粒以及銀、銅、鐵等有價金屬具有較大的經(jīng)濟價值，因此選擇清潔高效的方法進行回收意義重大。
針對該銅鐵基金剛石刀頭，傳統(tǒng)的處理方法是采用硝酸浸煮法，通過硝酸直接浸出其中的銅、鐵和銀等有價金屬，未溶出的金剛石顆粒經(jīng)過濾、干燥后回收，含銅、鐵和銀等有價金屬的浸出液則加入氯化鈉產(chǎn)出氯化銀沉淀，過濾后的溶液通過控制溶液pH至不同值使鐵、銅等分別以氫氧化物形式回收。盡管該方法存在工藝流程短、操作簡單等優(yōu)點，但該方法存在著以下缺點：硝酸浸煮過程中會產(chǎn)生大量的氮氧化物，嚴重污染環(huán)境；銅、鐵沉淀過程會消耗大量的氫氧化鈉，生產(chǎn)成本高；產(chǎn)出的副產(chǎn)物雜質(zhì)含量較高，后續(xù)提純困難，同時經(jīng)濟附加值較低。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有廢舊銅鐵基金剛石刀頭處理方法的不足，本發(fā)明提供一種能有效地分離和提取銅鐵基金剛石刀頭中有價金屬，且過程無污染的冶金方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：利用電化學(xué)選擇性溶解的原理實現(xiàn)廢舊銅鐵基金剛石刀頭中有價金屬的分離、富集與提取。首先，廢舊金剛石刀頭在硫酸體系中進行電化學(xué)溶解，使大部分銅和鐵溶解進入溶液，而銀和金剛石等富集進入陽極泥；其次，陽極泥經(jīng)過焙燒氧化后加入硫酸，使殘余的大部分銅溶解；然后，未溶的少量銅、銀和金剛石顆粒在加入雙氧水的硫酸溶液中進一步氧化浸出，金剛石顆粒不溶得以回收，溶液中的銀經(jīng)鹽酸沉淀、水合肼還原產(chǎn)出單質(zhì)銀粉；最后，電解液經(jīng)過鐵粉置換銅后濃縮結(jié)晶直接制備七水硫酸亞鐵。
具體的工藝過程和工藝參數(shù)如下：
1?電化學(xué)溶解
在裝有電解液的電解槽內(nèi)分別放置好陽極框和陰極，將廢舊銅鐵基金剛石刀頭置于陽極框內(nèi)，陰極為不銹鋼板，在硫酸體系中通入直流電進行電化學(xué)溶解，控制電解液成分為硫酸濃度1~2mol/L和銅離子濃度小于30g/L，陰極電流密度為50~200A/m2，槽電壓為0.5~3.0V，電解液溫度為30~80℃，陰陽極間距為10~18mm。電解48～168h后，取出陽極框，用水洗滌后過濾，過濾后的粉狀物即為富集了金剛石和銀的陽極泥，未溶解的廢舊金剛石刀頭則繼續(xù)電解分離；陰極上所產(chǎn)出的銅粉用水洗滌后過濾，即得陰極銅粉。
陽極發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：
Cu-2e=Cu2+
Fe-2e=Fe2+
Fe2+-e=Fe3+
Fe+2Fe3+=3Fe2+
陰極發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：
Cu2++2e=Cu
Fe3++e=Fe2+
2?陽極泥焙燒與溶解?
將電解得到的陽極泥在400～600℃焙燒2～4h，焙燒產(chǎn)物在2～6mol/L的硫酸溶液中溶解，控制液固比（液體體積升與固體質(zhì)量千克之比）為3~5：1和反應(yīng)溫度60~90℃，反應(yīng)1~3h后過濾，所得濾液返回電化學(xué)溶解過程使用，所得濾渣為含有銀、金剛石顆粒和少量銅的富集物。
3?回收金剛石顆粒???????
將陽極泥焙燒與溶解后的濾渣再用5～10mol/L的硫酸溶液漿化，控制液固比（硫酸溶液體積升與濾渣質(zhì)量千克之比）為3~5：1，并加入雙氧水作氧化劑進行氧化浸出，雙氧水加入體積升與濾渣質(zhì)量千克之比為0.3~0.8:1，反應(yīng)溫度60~95℃，反應(yīng)0.5~2h后過濾，即得金剛石顆粒和含有銅及銀的浸出液，氧化浸出過程的主要化學(xué)反應(yīng)如下：
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