权利要求
1.一种从氢氧化
镍钴中选择性分离
铜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将
MHP采用酸液浸出，得到含镍、钴和铜的浸出液;
S2：将含镍、钴和铜的浸出液采用MHP调pH以中和沉淀铜，得到镍钴富集液和含铜中和渣;
S3：将含铜中和渣返回至酸液浸出过程，直至含镍、钴和铜的浸出液中铜离子浓度达到12g/L以上时，对含镍、钴和铜的浸出液进行稀释和换热，得到铜离子浓度为10~25g/L、温度为30~80℃的铜电积液;
S4：将铜电积液通过两段梯度旋流电积，得到
阴极铜和电积后液;所述两段梯度旋流电积的条件为：铜电积液中铜离子浓度≥7g/L时，电流密度为300~500A/m2，循环流量为400~600L/hr;铜电积液中铜离子浓度<7g/L时，电流密度为≥200 A/m2，且<300A/m2，循环流量为≥200 L/hr，且<400L/hr。
2.根据权利要求1所述的一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其特征在于：所述酸液浸出的条件为：液固比为2~6L:1kg，温度为80~110℃，时间为0.5~1.5h，终点酸液浓度为20~60g/L，所述酸液为浓硫酸。
3.根据权利要求1所述的一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其特征在于：所述中和沉淀铜的过程中pH控制为5.0~6.0。
4.根据权利要求1所述的一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其特征在于：所述铜电积液中镍离子浓度为100~120g/L，钴离子浓度为5~10 g/L。
5.根据权利要求1或4所述的一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其特征在于：所述铜电积液的温度为60~70℃。
6.根据权利要求1所述的一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其特征在于：所述两段梯度旋流电积以钛薄片或不锈钢薄片为阴极，以涂钛层碳棒为阳极。
7.根据权利要求1所述的一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其特征在于：所述电积后液经过除铁和
铝后并入镍钴富集液。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种氢氧化镍钴中有价金属回收的方法，特别涉及一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，属于
湿法冶金领域。
背景技术
[0002]氢氧化镍钴(MHP Mixed Hydroxide Precipitate)是红土
镍矿湿法冶炼的中间产品，除含镍、钴外，还伴生有铜有价金属。在MHP精炼过程中，镍、钴得以回收制备
硫酸镍、
硫酸钴并应用在新能源领域，而铜则通过碱沉进入铁铝渣中，造成有价金属的浪费。关于铜资源的回收，中国专利申请(CN104775035A)公开了一种低铜
电镀废水的电解处理工艺，具体是先采用Lix984进行萃取，将铜离子浓度进行富集，富集后的溶液再电解。中国专利申请(CN119614898A)公开了一种粗氢氧化镍钴中回收金属的方法，先将粗氢氧化镍钴依次进行氨络合浸出和氧化后用Lix84进行萃取，得到硫酸铜溶液，以回收MHP中的铜，虽然这种溶剂萃取-电积流程能有效回收铜，但是其流程长、有机试剂消耗大，会提高铜的回收成本。中国专利申请(CN112226618A)公开了采用湿法置换法用铁置换溶液中的铜，该方法虽能有效的回收铜，但会引入铁杂质，增加后续除铁负担。综上所述，现有技术中公开的氢氧化镍钴(MHP)中分离铜的方法存在效率低，流程长，成本高等技术问题。
发明内容
[0003]针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，该方法通过一步梯度旋流电积方法直接从氢氧化镍钴的酸浸液中高选择性、低成本、高效回收金属铜，且获得的阴极铜纯度高，同时避免了酸浸液中铜离子对后续镍、钴萃取-结晶流程的干扰，并消除传统有机溶剂萃取-电积或铁置换工艺所产生的“流程长、有机试剂消耗大、铁杂质增加”等弊端。
[0004]为了实现上述技术目的，本发明提供了一种从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，其包括以下步骤：
[0005]S1：将MHP采用酸液浸出，得到含镍、钴和铜的浸出液;
[0006]S2：将含镍、钴和铜的浸出液采用MHP调pH以中和沉淀铜，得到镍钴富集液和含铜中和渣;
[0007]S3：将含铜中和渣返回至酸液浸出过程，直至含镍、钴和铜的浸出液中铜离子浓度达到12g/L以上时，对含镍、钴和铜的浸出液进行稀释和换热，得到铜离子浓度为10~25g/L、温度为30~80℃的铜电积液;
[0008]S4：将铜电积液通过两段梯度旋流电积，得到阴极铜和电积后液;所述两段梯度旋流电积的条件为：铜电积液中铜离子浓度≥7g/L时，电流密度为300~500A/m2，循环流量为400~600L/hr;铜电积液中铜离子浓度<7g/L时，电流密度为≥200 A/m2，且<300A/m2，循环流量为≥200 L/hr，且<400L/hr。
[0009]本发明提供的从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法，关键是在于：一方面，设计合适的MHP浸出工艺，以实现氢氧化镍钴中铜离子的高效富集，以满足电积铜的要求，另一方面，采用特殊旋流电积方式，以实现铜离子的高选择性沉积，以获得高纯阴极铜。更具体来说，本发明在MHP浸出过程中，主要是将含铜中和渣不断循环浸出，浸出液中铜离子浓度得到大幅度提高，而镍离子和钴离子浓度保持正常浓度，有利于后续的铜离子选择性电沉积过程。在此基础上，通过控制铜电积液的温度和铜离子的浓度，并在合适的旋流电积条件下，利用Cu2+离子理论析出电位与镍离子、钴离子、铁离子等电位差(Ni2+、Co2+、Fe3+)较大的特点，以及利用旋流电积降低浓差极化，促使铜离子优先在阴极析出，实现与其他金属离子的分离。本发明的铜电积过程中，关键还在于采用了两段梯度旋流电积工艺，根据铜离子浓度动态调整电流密度和循环流量，能够适应电积过程中铜离子浓度的变化，维持较高的电流效率，同时提高阴极铜的纯度，当铜离子浓度较高(≥7g/L)时，采用较高的电流密度(300~500A/m²)和循环流量(400~600L/hr)，可以加速铜的沉积速率，提高生产效率，但过高的电流密度会导致铜析出较快，未沉积在阴极铜上就被溶液冲散;当铜离子浓度较低(<7g/L)时，降低电流密度(200~300A/m²)和循环流量(200~400L/hr)，可以减少浓差极化和能量消耗，避免镍、钴等杂质离子的共沉积，从而保证阴极铜的高纯度。而旋流电积过程中通过控制循环流量以控制溶液流动速率，有效减小扩散层厚度，降低浓差极化，使铜离子更易在阴极析出，同时抑制其他金属离子的沉积，实现高选择性分离。
[0010]作为一个优选的方案，所述酸液浸出的条件为：液固比为2~6L:1kg，温度为80~110℃，时间为0.5~1.5h，终点酸液浓度为20~60g/L，所述酸液为浓硫酸。优选采用浓硫酸作为浸出剂，可以利用浓硫酸本身放热来促进浸出，无需外加热源。在优选的浸出条件下可以保证MHP能够完全浸出。
[0011]作为一个优选的方案，所述中和沉淀铜的过程中pH控制为5.0~6.0。采用MHP中和浸出液，由于铁离子、铝离子和铜离子的水解沉淀pH较低，在pH=5.0~6.0范围内，能够保证铁离子、铝离子和铜离子沉淀完全，且镍离子和钴离子不沉淀，不影响镍和钴的回收，进一步优选的pH为5.2~5.6。
[0012]作为一个优选的方案，所述铜电积液中镍离子浓度为100~120g/L，钴离子浓度为5~10 g/L。
[0013]作为一个优选的方案，所述铜电积液的温度为60~70℃。由于MHP浸出液中的镍离子浓度较高，很容易在温度降低时导致结晶，因此，将浸出液进行旋流电积前需对浸出液进行稀释和换热处理。换热过程最好是维持铜电积液的温度在60~70℃范围内，不但可以减少换热过程中的能耗，而且在该温度范围内可以保证较高的电积铜效率。
[0014]作为一个优选的方案，所述两段梯度旋流电积以钛薄片或不锈钢薄片为阴极，以涂钛层碳棒为阳极。本发明涉及的旋流电积装置，其钛薄片或不锈钢薄片作为阴极插入柱状电积槽中，以涂钛层碳棒为阳极，铜电积液在输液泵的作用下从电解槽底部进入电解槽，在槽体内高速流动，在阴极上析出金属铜，在阳极上只析出气体。
[0015]作为一个优选的方案，所述电积后液经过除铁和铝后并入镍钴富集液。电积后液主要为镍离子和钴离子，还包含少量的铁离子、铝离子和铜离子，而经过水解除杂，可以获得高纯度的含镍和钴的溶液。
[0016]本发明从氢氧化镍钴(MHP)中选择性分离铜的方法包括以下步骤：
[0017]S1：采用浓硫酸将MHP进行浸出，浸出的条件为：浸出液固比为2~6L:1kg，温度为80~110℃，时间为0.5~1.5h，终点硫酸浓度控制为20~60g/L，得到含镍、钴和铜的浸出液;
[0018]S2：含镍、钴和铜的浸出液加入MHP调节pH=5~6，使铁、铝和铜沉淀形成含铜中和渣，镍钴富集在溶液中，形成镍钴富集液;
[0019]S3：将含铜中和渣返回至浸出工序进行循环处理，使铜离子富集至12g/L以上;例如，浸出液中镍离子浓度为110~170g/L，钴离子浓度在8~15g/L，铜离子浓度为12~30g/L;
[0020]S4：将最终得到的浸出液先稀释，再经换热器进行换热;对含镍、钴和铜的浸出液进行稀释和换热，使其铜离子浓度为10~25g/L，镍离子浓度为100~120g/L，钴离子浓度为5~10 g/L，且温度为30~80℃，作为铜电积液用于电积铜;
[0021]S5：将铜电积液采用旋流电积装置进行旋流电积，电积装置以钛薄片或不锈钢薄片为阴极，以涂钛层碳棒为阳极，电积铜完成后，得到阴极铜和电积后液，电积后液送至除铁铝，并于镍钴回收主线，阴极铜经烫洗后收集;铜电积液中铜离子浓度≥7g/L时，电流密度为300~500A/m2，循环流量为400~600L/hr;铜电积液中铜离子浓度<7g/L时，电流密度为≥200 A/m2，且<300A/m2，循环流量为≥200 L/hr，且<400L/hr。
[0022]本发明通过两段梯度旋流电积得到的阴极铜通过超声或气流冲击进行原位剥离，得到铜层整片剥离为片状铜粉，落入槽底锥形收集斗，避免人工剥铜。
[0023]相对于现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果为：
[0024]1)流程高效简化：摒弃溶剂萃取-电积或置换法，通过一步选择性沉淀直接分离铜，缩短流程30 %以上，降低设备投资与能耗。
[0025]2)无有机试剂消耗：避免使用Lix984/Lix84等萃取剂，无有机相损失与二次污染风险，操作成本显著降低。
[0026]3)杜绝杂质引入：相较铁置换法，不引入铁离子等新杂质，减轻后续除杂负担，保障镍钴产品纯度。
[0027]4)高选择性分离：采用梯度旋流电积工艺回收铜，降低浓差极化，选择性高，铜回收率>96%，铜产品纯度≥99.95%。
[0028]5)主流程兼容性强：分离铜后的溶液进行除铁铝可直接并入主线用于镍钴回收，消除铜在萃取/沉淀工序的干扰，提升主金属收率与品质。
综上所述，本发明以低铜高镍MHP为原料，在铜品位仅0.3~0.5%的条件下，实现了铜回收率≥95 %、阴极铜纯度≥99.95 %、镍钴损失≤0.5 %，全流程无有机相的工业化运行，具有广阔的推广前景。
附图说明
[0029]图1为本发明的工艺示意图。
具体实施方式
[0030]以下所述是本发明的优选实施方式，通过实施例的具体方式，对本发明的上述内容做进一步详细说明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对以下叙述的各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0031]实施例1
[0032](1)浸出：将MHP与浓硫酸按液固比3:1(L/kg)混合，温度为95℃，浸出1h，得到含铜、镍、钴、铁、铝的浸出液，终点酸浓度为40g/L。
[0033](2)中和：向浸出液中加入适量的MHP，将pH调节至5.5，铁、铝、铜沉淀，剩余的镍钴溶解在溶液中，得到镍钴富集液。
[0034](3)循环富集：将中和渣返回浸出工序，经多次循环富集后，直至浸出液中铜离子浓度富集到20 g/L。
[0035](4)换热：稀释最终的浸出液后，通过换热器使溶液降至65℃，得到如下表1所示铜电积液。
[0036](5)旋流电积：取10L铜电积液，铜离子浓度为19.2 g/L时，采用电流密度为400 A/m²、循环流量为600 L/h进行一段旋流电积，7.5h后，测铜离子浓度在6.2g/L，再采用电流密度为200A/m²、循环流量为300 L/h进行二段旋流电积，6.9h后，关闭旋流电积装置，收集阴极铜，测溶液铜离子浓度0.58g/L，经烫洗和烘干处理，得到阴极铜质量为184.5g，铜电效为88.85%，铜电耗为2204.87kWh/tCu，铜的纯度为99.97%，其他金属成分极低，铜回收率96.09%。
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]实施例2
[0041]与实施例1的不同之处在于：
[0042]采用电流密度为500 A/m²、循环流量为500 L/h进行一段旋流电积，6.5h后，测铜离子浓度在5.9g/L左右，再采用电流密度为250 A/m²、循环流量为200 L/h进行二段旋流电积，5.2h后，关闭旋流电积装置，收集阴极铜，测溶液铜离子浓度0.51g/L，经烫洗和烘干处理，得到阴极铜质量为185g，铜电效为85.76%，铜电耗为2383.57kWh/tCu，铜的纯度为99.95%，铜回收率98.98%。
[0043]对比例1
[0044]与实施例1不同之处在于：
[0045]不采用两段梯度旋流电积，只采用一段旋流电积：采用电流密度为400A/m2、循环流量为600 L/h进行旋流电积，11.6h后，测铜离子浓度在0.63g/L，关闭旋流电积装置，收集阴极铜，经烫洗和烘干处理，得到阴极铜质量为160g，因为电流密度较高，电积铜未沉积被溶液冲散，收集到的阴极铜质量少。经计算，铜电效为72.64%，铜电耗为2784 kWh/tCu，铜回收率86.16%，铜电效较低，不利于工业化推广。
[0046]对比例2
[0047]与实施例1的不同之处在于：
[0048]采用电流密度为700 A/m²、循环流量为600 L/h进行一段旋流电积，5h后，测铜离子浓度在5.6g/L，再采用电流密度为400A/m2、循环流量为500L/h进行二段旋流电积，2h后，关闭旋流电积装置，收集阴极铜，测溶液铜离子浓度0.47g/L，经烫洗和烘干处理，得到阴极铜质量为121g，铜电效为58.86%，铜电耗为4674.38kWh/tCu，铜的纯度为99%，铜回收率64.60%。
说明书附图(1)
声明：
“从氢氧化镍钴中选择性分离铜的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：宁波力勤资源科技股份有限公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
