本發(fā)明屬于廢雜銅精煉除雜，具體公開了一種廢雜銅深度除鎳的方法。

背景技術(shù)：

1、我國銅礦資源儲量僅占全球總儲量的3.97%，對外依存度超過70%，資源安全保障程度低。廢雜銅循環(huán)利用具有生產(chǎn)成本低、能耗低、污染小等優(yōu)點，是緩解我國銅資源匱乏的有效途徑。目前，根據(jù)廢雜銅原料品質(zhì)的差異，其循環(huán)利用方式可分為直接利用法和間接利用法。直接利用法主要采用氧化-還原熔煉，將廢雜銅經(jīng)精煉除雜后直接制成銅桿、棒線材、板帶等銅產(chǎn)品，具有工藝流程短、設(shè)備簡單、金屬回收率高、能耗少、成本低等優(yōu)點。由于廢雜銅原料帶入的雜質(zhì)元素種類多，雜質(zhì)深度凈化難度大，特別是對于難分離雜質(zhì)鎳，導(dǎo)致再生銅產(chǎn)品性能和質(zhì)量穩(wěn)定性得不到保障。廢雜銅中的鎳主要來源于鍍鎳銅材及含鎳銅合金，雜質(zhì)鎳對銅材性能的危害主要表現(xiàn)為：1）降低銅的導(dǎo)電率；2）造成銅的脆性。

2、鎳、銅都屬于面心立方結(jié)構(gòu)，二者可通過置換晶粒內(nèi)的原子而實現(xiàn)無限互溶，因此鎳在銅液中的溶解度大。在廢雜銅氧化精煉階段，由于鎳與氧的親和力和銅相近，形成的nio易夾雜在銅液中難以分離，特別是對于ppm級的微量鎳雜質(zhì)。

3、為解決現(xiàn)有廢雜銅中雜質(zhì)元素鎳脫除大，特別是微量鎳雜質(zhì)深度凈化困難的問題，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種廢雜銅深度除鎳的方法，以實現(xiàn)廢雜銅的高質(zhì)化循環(huán)利用。

2、本發(fā)明一種廢雜銅深度除鎳的方法，將廢雜銅熔化后先加入除雜劑a進(jìn)行初步除雜，扒渣，然后再加入磷酸二氫鹽進(jìn)行深度除雜，得到鎳含量低于30ppm的銅液；所述除雜劑a包括含鐵組分和非鐵組分，所述含鐵組分中鐵元素的價態(tài)大于等于2，所述非鐵組分包含sio2、al2o3；除雜劑a中含鐵組分質(zhì)量含量為10%~96%；除雜劑a的單次使用量為廢雜銅質(zhì)量的0.1%~3%，磷酸二氫鹽的單次使用量為廢雜銅質(zhì)量的0.1%~2.5%。

3、在工業(yè)上應(yīng)用時，加入磷酸二氫鹽后，氧化熔煉一段時間后扒渣，可有效降低銅液中的雜質(zhì)元素鎳含量。通過多次造渣，可實現(xiàn)微量鎳雜質(zhì)的深度凈化。所得銅液中鐵含量低于10ppm。

4、作為優(yōu)選，所述的廢雜銅中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96%。

5、作為優(yōu)選，所述含鐵組分可為赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦中的一種或多種。

6、作為優(yōu)選，所述非鐵組分包括含sio2、al2o3的脈石礦物。

7、作為優(yōu)選，除雜劑a中含鐵組分和sio2、al2o3非鐵組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和大于80%。

8、優(yōu)選地，所述的磷酸二氫鹽選自磷酸二氫鈣、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀中的至少一種。其中，在同等用量下，磷酸二氫鹽的最佳除雜效果優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。這也是本發(fā)明首次探索得出的。

9、優(yōu)選地，所述的除雜劑a單次用量為廢雜銅質(zhì)量的0.5%~2%，使用次數(shù)為1~3次。

10、優(yōu)選地，所述的磷酸二氫鹽單次用量為廢雜銅質(zhì)量的0.5%~2%、進(jìn)一步優(yōu)選為1%~2%，使用次數(shù)為1~3次。

11、優(yōu)選地，除雜劑a進(jìn)行初步除雜時，熔煉溫度為1150~1300℃，氧化熔煉時間為0.5~3h。

12、優(yōu)選地，加入磷酸二氫鹽進(jìn)行深度除雜時，熔煉溫度為1150~1300℃，氧化熔煉時間為0.5~3h。在工業(yè)上應(yīng)用時，加入磷酸二氫鹽進(jìn)行深度除雜時，單次氧化熔煉時間為0.5~1h，這樣有利于提高生產(chǎn)效率。

13、通過本發(fā)明的處理，可實現(xiàn)微量鎳雜質(zhì)的深度凈化，銅液中鎳含量可降低至30ppm以下。

14、采用上述技術(shù)方案的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其技術(shù)原理簡述如下：

15、本發(fā)明先以含鐵礦物為除雜劑a，對廢雜銅進(jìn)行快速除雜，然后以磷酸二氫鹽為深度除雜劑，對鎳進(jìn)行深度脫除，同時還脫除了初步除雜時所引入的鐵。以cah2po4精煉劑為例，廢雜銅銅液中的小部分cu被氧化為cu2o，ni被氧化為nio，cu2o、nio可與cah2po4反應(yīng)形成cao-cu2o-nio-p2o5復(fù)雜化合物[ca3(cu,ni)3(po4)4、?ca19(cu,ni)2(po4)14等]進(jìn)入渣相，經(jīng)扒渣后實現(xiàn)廢雜銅中鎳的脫除。同理，cu2o、nio可與nah2po4反應(yīng)形成na2o-cu2o-nio-p2o5復(fù)雜化合物[na6(cu,ni)9(po4)8、na2(cu,ni)(po3)4等]進(jìn)入渣相，cu2o、nio可與kh2po4反應(yīng)形成k2o-cu2o-nio-p2o5復(fù)雜化合物[k2(cu,ni)(po3)4等]進(jìn)入渣相，經(jīng)扒渣后實現(xiàn)廢雜銅中鎳的脫除。此外，由于除雜劑a，特別是含鐵組分質(zhì)量含量較高的除雜劑a容易向銅液中引入微量雜質(zhì)鐵，雜質(zhì)鐵在銅液吹氧熔煉過程中可被氧化為feo，以cah2po4精煉劑為例，銅液中的feo可與cah2po4反應(yīng)形成cao-feo-p2o5復(fù)雜化合物[ca9fe(po4)7等]進(jìn)入渣相，經(jīng)扒渣后實現(xiàn)廢雜銅中鐵的脫除；另外，使用磷酸二氫鹽精煉劑除雜后，銅液中殘余的磷、鈣、鈉、鉀含量均低于10ppm。可見，磷酸二氫鹽不僅可以實現(xiàn)雜質(zhì)鎳的深度凈化，還可同時實現(xiàn)雜質(zhì)鐵（除雜劑a引入）的深度凈化，且?guī)缀醪灰胄碌碾s質(zhì)。

技術(shù)特征：

1.一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：將廢雜銅熔化后先加入除雜劑a進(jìn)行初步除雜，扒渣，然后再加入磷酸二氫鹽進(jìn)行深度除雜，得到鎳鐵含量低于30ppm的銅液；所述除雜劑a包括含鐵組分和非鐵組分，所述含鐵組分中鐵元素的價態(tài)大于等于2，所述非鐵組分包含sio2、al2o3；除雜劑a中含鐵組分質(zhì)量含量為10%~96%；除雜劑a的單次使用量為廢雜銅質(zhì)量的0.1%~3%，磷酸二氫鹽的單次使用量為廢雜銅質(zhì)量的0.1%~2.5%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：加入磷酸二氫鹽后，氧化熔煉一段時間后扒渣，所得銅液中鐵含量低于10ppm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：所述的廢雜銅中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：所述含鐵組分可為赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：所述非鐵組分包括含sio2、al2o3的脈石礦物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：除雜劑a中含鐵組分和sio2、al2o3非鐵組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和大于80%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：所述的磷酸二氫鹽選自磷酸二氫鈣、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：所述的除雜劑a單次用量為廢雜銅質(zhì)量的0.5%~2%，使用次數(shù)為1~3次。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：所述的磷酸二氫鹽單次用量為廢雜銅質(zhì)量的0.5%~2%、進(jìn)一步優(yōu)選為1%~2%，使用次數(shù)為1~3次。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢雜銅深度除鎳的方法，其特征在于：除雜劑a進(jìn)行初步除雜時，熔煉溫度為1150~1300℃，氧化熔煉時間為0.5~3h；加入磷酸二氫鹽進(jìn)行深度除雜時，熔煉溫度為1150~1300℃，氧化熔煉時間為0.5~3h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于廢雜銅精煉除雜技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種廢雜銅深度除鎳的方法。本發(fā)明將廢雜銅熔化后先加入除雜劑A進(jìn)行初步除雜，扒渣，然后再加入磷酸二氫鹽進(jìn)行深度除雜，得到鎳含量低于30ppm的銅液；所述除雜劑A包括含鐵組分和非鐵組分，所述含鐵組分中鐵元素的價態(tài)大于等于2，所述非鐵組分包含SiO2、Al2O3。本發(fā)明先以含鐵礦物為除雜劑A，對廢雜銅進(jìn)行快速除雜，然后以磷酸二氫鹽為深度除雜劑，對鎳進(jìn)行深度脫除，同時還脫除了初步除雜時所引入的鐵，且?guī)缀醪灰胄碌碾s質(zhì)。本發(fā)明工藝簡單、可控性強(qiáng)，實施效果優(yōu)良，還便于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：宋克興,張樹輝,柴興臣,張國賞,劉海濤,曹書光,岳鵬飛,朱治愿,李建宗,李建芳,底復(fù)慶,李俊鶴,王立杰,馬書旗,程楚,盧瓊瓊,孟兆潔,華云筱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省科學(xué)院材料研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8