[发明专利]一种电化学溶解金属或合金的装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种电化学溶解金属或合金的装置及其工作方法，电化学溶解金属或合金的装置包括电解槽、若干导电杆、阴极网板、阳极网袋、电源和废气收集与处理系统；沿电解槽上沿架设导电杆，阴极网板和阳极网袋相间悬挂在导电杆下，悬挂阴极网板的导电杆均与电源的负极连接，悬挂阳极网袋的导电杆均与电源的正极连接；废气收集与处理系统包括集气罩、风机和喷淋塔。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：结构简单，设计合理，符合环保要求，且较传统电解过程的电流效率高，节约能耗，能有效解决镍、钴等金属及其合金废料在单一的硫酸或盐酸体系中溶解慢易钝化等问题；同时也避免采用传统化学溶解方法使用双氧水、硝酸等氧化剂助溶。

技术领域

本发明属于废旧金属资源回收与综合利用领域，涉及一种电化学溶解金属或合金的装置及其工作方法。

技术背景

镍、钴等金属及其合金广泛应用于航天、军工、电子电镀、民用机械制造、石油化工等国民经济各个领域，是我国重要的战略储备金属资源。在当前全球面临资源枯竭、能源危机及环境污染等多重压力和背景下，发展新能源已经成为各发达国家最重要的能源战略。我国是全球镍消费量最大的国家，随着我国国民经济的快速发展，以锂离子电池为代表的绿色动力电池制造已经成为了新时期我国新能源发展战略的重大方向，因此硫酸镍和硫酸钴等电池原料的需求与日俱增。据报道我国目前镍钴资源的对外依存度分别超过80%和90%，因此综合开发与合理利用含镍、钴等金属的二次资源，是弥补我国当前镍钴资源严重不足和需求迅猛的一种有效途径和必然的选择。

目前废镍、钴等二次资源的回收有两种方法，第一种以火法或火法与湿法结合的工艺为主，即将金属或合金高温还原，然后用酸进行浸出、萃取后电解精炼得到金属，这种方法能耗高，流程长，工艺复杂，污染治理要求高，环保压力大；第二种为纯湿法工艺，即将废金属或合金通过酸浸或电化学溶解的方法使待回收金属以离子的形式进入溶液，然后再将不同金属离子进行分离后加以提取，这种回收工艺流程相对较短，设备要求也较火法工艺简单，还可消除因火法冶炼而产生的能源消耗和污染治理费用，有一定的技术优势。近几年来也公开了少数几个废镍钴及其合金资源化回收新技术的专利，如专利申请号为201510125711.6公开了“一种从镍基合金废料中再生高纯硫酸镍的方法”，该方法将镍基合金用热熔和喷雾的方法制成金属粉末，然后利用酸将粉末进行两段浸出，浸出液经过沉淀除杂、萃取分离镍钴、硫酸反萃、吸附除油等工序后，得到纯硫酸镍溶液，然后经蒸发结晶后制得高纯硫酸镍。专利申请号为201611265644.9公开了“从镍渣中回收硫酸镍的工艺”，该工艺是将镍渣破碎成粉末后在70-85℃高温下用硫酸溶解，过滤除渣后冷却结晶，然后将结晶粗品用纯水溶解，将溶解后的溶液进一步通入双氧水或氧气后，加氢氧化钠调节并沉淀杂质，然后过滤得到纯硫酸镍溶液，然后进行重结晶得到纯硫酸镍。这些专利中，金属的溶解均采用传统的酸溶技术，未涉及到金属的电化学溶解技术，且用酸溶解金属原料的前提是需将原料进行预处理制成粉末后才能进行进一步进行溶解，工艺流程繁琐。另一方面从研究报道来看，目前国内仅有柳松、李波的两篇文献报道了镍基高温合金废料的电化学溶解技术及蒙斌用隔膜电解法从镍基合金废料中回收镍的研究，这些报道中的金属电化学溶解均采用实验室内进行小试的简易电解槽，并没有考虑将来的工业化生产实际以及电化学溶解过程的废气治理等诸多问题。

因此，针对废旧金属或合金等二次资源的回收利用，采用电化学溶解方法具有工艺简单、溶解效率高等技术优势，但目前尚没有一套工业化的适用于金属电化学溶解的装置和系统，因此开发一种操作简便且符合环保要求的金属电化学溶解装置，在金属废料资源化利用领域显得十分迫切。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的一些不足，本发明的目是提供一种高效的电化学溶解金属或合金的装置及其工作方法，主要解决镍、钴等金属及其合金废料在单一的硫酸或盐酸体系中易钝化，溶解速率慢，效率低等问题，同时避免使用双氧水、硝酸等氧化剂助溶，节省以金属废料作原料生产金属或金属盐的成本。本发明可大大简化金属或合金溶解工艺流程，提高金属或合金的溶解效率，设备简单、操作简便、可控性强且符合环保要求，具有良好的实用价值和经济效益。