[發(fā)明專利]一種電化學(xué)溶解金屬或合金的裝置及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810218829.7
• 申請(qǐng)日: 2018-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108486612A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李繼洲;渠昊;宋垠先;韓孟雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C7/00
• 分類號(hào): C25C7/00;C25C7/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 錢麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種電化學(xué)溶解金屬或合金的裝置及其工作方法，電化學(xué)溶解金屬或合金的裝置包括電解槽、若干導(dǎo)電桿、陰極網(wǎng)板、陽(yáng)極網(wǎng)袋、電源和廢氣收集與處理系統(tǒng)；沿電解槽上沿架設(shè)導(dǎo)電桿，陰極網(wǎng)板和陽(yáng)極網(wǎng)袋相間懸掛在導(dǎo)電桿下，懸掛陰極網(wǎng)板的導(dǎo)電桿均與電源的負(fù)極連接，懸掛陽(yáng)極網(wǎng)袋的導(dǎo)電桿均與電源的正極連接；廢氣收集與處理系統(tǒng)包括集氣罩、風(fēng)機(jī)和噴淋塔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，符合環(huán)保要求，且較傳統(tǒng)電解過(guò)程的電流效率高，節(jié)約能耗，能有效解決鎳、鈷等金屬及其合金廢料在單一的硫酸或鹽酸體系中溶解慢易鈍化等問(wèn)題；同時(shí)也避免采用傳統(tǒng)化學(xué)溶解方法使用雙氧水、硝酸等氧化劑助溶。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢舊金屬資源回收與綜合利用領(lǐng)域，涉及一種電化學(xué)溶解金屬或合金的裝置及其工作方法。

技術(shù)背景

鎳、鈷等金屬及其合金廣泛應(yīng)用于航天、軍工、電子電鍍、民用機(jī)械制造、石油化工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是我國(guó)重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬資源。在當(dāng)前全球面臨資源枯竭、能源危機(jī)及環(huán)境污染等多重壓力和背景下，發(fā)展新能源已經(jīng)成為各發(fā)達(dá)國(guó)家最重要的能源戰(zhàn)略。我國(guó)是全球鎳消費(fèi)量最大的國(guó)家，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以鋰離子電池為代表的綠色動(dòng)力電池制造已經(jīng)成為了新時(shí)期我國(guó)新能源發(fā)展戰(zhàn)略的重大方向，因此硫酸鎳和硫酸鈷等電池原料的需求與日俱增。據(jù)報(bào)道我國(guó)目前鎳鈷資源的對(duì)外依存度分別超過(guò)80%和90%，因此綜合開(kāi)發(fā)與合理利用含鎳、鈷等金屬的二次資源，是彌補(bǔ)我國(guó)當(dāng)前鎳鈷資源嚴(yán)重不足和需求迅猛的一種有效途徑和必然的選擇。

目前廢鎳、鈷等二次資源的回收有兩種方法，第一種以火法或火法與濕法結(jié)合的工藝為主，即將金屬或合金高溫還原，然后用酸進(jìn)行浸出、萃取后電解精煉得到金屬，這種方法能耗高，流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，污染治理要求高，環(huán)保壓力大；第二種為純濕法工藝，即將廢金屬或合金通過(guò)酸浸或電化學(xué)溶解的方法使待回收金屬以離子的形式進(jìn)入溶液，然后再將不同金屬離子進(jìn)行分離后加以提取，這種回收工藝流程相對(duì)較短，設(shè)備要求也較火法工藝簡(jiǎn)單，還可消除因火法冶煉而產(chǎn)生的能源消耗和污染治理費(fèi)用，有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。近幾年來(lái)也公開(kāi)了少數(shù)幾個(gè)廢鎳鈷及其合金資源化回收新技術(shù)的專利，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510125711.6公開(kāi)了“一種從鎳基合金廢料中再生高純硫酸鎳的方法”，該方法將鎳基合金用熱熔和噴霧的方法制成金屬粉末，然后利用酸將粉末進(jìn)行兩段浸出，浸出液經(jīng)過(guò)沉淀除雜、萃取分離鎳鈷、硫酸反萃、吸附除油等工序后，得到純硫酸鎳溶液，然后經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后制得高純硫酸鎳。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01611265644.9公開(kāi)了“從鎳渣中回收硫酸鎳的工藝”，該工藝是將鎳渣破碎成粉末后在70-85℃高溫下用硫酸溶解，過(guò)濾除渣后冷卻結(jié)晶，然后將結(jié)晶粗品用純水溶解，將溶解后的溶液進(jìn)一步通入雙氧水或氧氣后，加氫氧化鈉調(diào)節(jié)并沉淀雜質(zhì)，然后過(guò)濾得到純硫酸鎳溶液，然后進(jìn)行重結(jié)晶得到純硫酸鎳。這些專利中，金屬的溶解均采用傳統(tǒng)的酸溶技術(shù)，未涉及到金屬的電化學(xué)溶解技術(shù)，且用酸溶解金屬原料的前提是需將原料進(jìn)行預(yù)處理制成粉末后才能進(jìn)行進(jìn)一步進(jìn)行溶解，工藝流程繁瑣。另一方面從研究報(bào)道來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)僅有柳松、李波的兩篇文獻(xiàn)報(bào)道了鎳基高溫合金廢料的電化學(xué)溶解技術(shù)及蒙斌用隔膜電解法從鎳基合金廢料中回收鎳的研究，這些報(bào)道中的金屬電化學(xué)溶解均采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行小試的簡(jiǎn)易電解槽，并沒(méi)有考慮將來(lái)的工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)際以及電化學(xué)溶解過(guò)程的廢氣治理等諸多問(wèn)題。

因此，針對(duì)廢舊金屬或合金等二次資源的回收利用，采用電化學(xué)溶解方法具有工藝簡(jiǎn)單、溶解效率高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但目前尚沒(méi)有一套工業(yè)化的適用于金屬電化學(xué)溶解的裝置和系統(tǒng)，因此開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)便且符合環(huán)保要求的金屬電化學(xué)溶解裝置，在金屬?gòu)U料資源化利用領(lǐng)域顯得十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的一些不足，本發(fā)明的目是提供一種高效的電化學(xué)溶解金屬或合金的裝置及其工作方法，主要解決鎳、鈷等金屬及其合金廢料在單一的硫酸或鹽酸體系中易鈍化，溶解速率慢，效率低等問(wèn)題，同時(shí)避免使用雙氧水、硝酸等氧化劑助溶，節(jié)省以金屬?gòu)U料作原料生產(chǎn)金屬或金屬鹽的成本。本發(fā)明可大大簡(jiǎn)化金屬或合金溶解工藝流程，提高金屬或合金的溶解效率，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、可控性強(qiáng)且符合環(huán)保要求，具有良好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。