用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法技术

本发明专利技术涉及一种用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法,具体步骤为:在铜电解废液中加入除杂试剂,脱除溶液中的砷、锑、铋杂质;加入硫酸镍调整溶液中的铜、镍质量比,再加入草酸得到超细草酸铜镍复合盐,用水反复洗涤后烘干,最后在还原炉中用还原性气体或惰性气体热分解还原后即得到微米级镍包铜粉。本发明专利技术提供了一种铜电解废液的综合回收方法,减少了镍包铜粉生产对铜粉和硫酸镍原料的依赖。该工艺流程简单,成本低廉,镍包铜粉呈微米级且粒度均匀、纯度高。其松装密度及导电性能较好,是理想的电磁屏蔽及储能材料。

Preparation of Micron Flake Nickel-Coated Copper Powder from Copper Electrolytic Waste Liquor

【技术实现步骤摘要】
用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法
本专利技术属于铜电解废液综合回收和金属粉末制备
,具体涉及一种用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法。
技术介绍
目前,几乎所有的粗铜都经过电解精炼,以除去火法精炼难以除去的杂质。在铜电解过程中,阳极板中的杂质镍、砷、锑、铋等贱金属不断溶解进入铜电解液,当逐渐积累的贱金属杂质达到一定的浓度后,会影响铜电解过程的正常进行,因此必须定期定量地抽出净化。抽出的铜电解废液在净化过程中,常用方法是将其中的铜、镍等有价元素以硫酸盐的形态产出,硫酸则返回电解系统重复使用。但该方法在实际生产中存在电能消耗大、设备腐蚀研制、蒸发罐内温度不易控制、造成生产成本高、生产效率低下,硫酸铜杂质含量高、硫酸镍产出率低等缺点。镍包铜粉是导电硅橡胶目前最理想的填充料,镍包铜因其技术比较成熟、镀层好,能够在各种橡胶中完美的填充使用，具有优秀的导电性能和电磁波屏蔽性能,在导电橡胶高温成形时具良好的抗氧化,在各种环境抗腐蚀性具有相当长的使用寿命,是未来导电硅橡胶的主导填充粉末。镍包铜粉一般采用铜粉化学镀镍的方法制备得到。但好的镍包铜粉在生产技术上有相当多的技术难点,需要通过改变工艺条件和镀液组成才可以实现铜的自催化反应,在生产中需要加入一些起催化作用的有活性的金属,使镍包覆在铜粉表面,从而得到镍包铜粉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术的不足,提供一种用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法。为实现上述目的,本专利技术采取的技术方案是:一种用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法,其特征在于包括以下步骤:a.在铜电解废液中加入除杂试剂,除杂试剂添加量按铜电解废液中砷摩尔质量的0.8-2倍添加,经过搅拌、反应和沉淀分离,控制反应温度为25-100℃,反应时间为15-60min,脱除溶液中的砷、锑、铋杂质;b.将硫酸镍溶解于上述脱除杂质后的铜电解废液中,控制溶液中的铜、镍质量比,使溶液中含镍比例达到产品要求,硫酸镍的添加量根据最终产品的含镍量控制;c.将草酸加入到上述含铜镍的溶液中,草酸添加量按铜电解废液中铜和镍摩尔质量之和的1-2倍添加,搅拌均匀进行反应,控制温度为25-100℃,反应时间为1-10h,得到超细草酸铜镍复合盐;d.将上述超细草酸铜-草酸镍复盐用水反复洗涤后烘干,再在还原炉中用还原性气体或惰性气体热分解还原,即得到超细镍包铜粉。所述除杂试剂为硫化镍、三氧化二铋、三氧化二砷、五氧化锑中的一种或两种或多种的组合。所述步骤c中,草酸铜镍复合盐以结晶形式析出,过滤结晶后得到的尾液直接返回铜电解系统继续使用。所述步骤d的洗涤水用量以草酸铜镍复合盐中检测不出硫酸根离子为准。所述还原性气体为氢气、一氧化碳、甲烷、天然气中的至少一种,惰性气体为氮气、二氧化碳、氩气、氦气中的至少一种,控制还原温度为300-600℃,还原时间为2-10h。所述步骤b中,当溶液中的铜、镍质量比例调整至1:0.43时,最终得到含镍为30%的镍包铜粉。本专利技术的原理:在铜电解液加入砷、锑、铋的化合物或硫化镍等除杂试剂后,使铜电解液中的砷、锑、铋形成共沉淀而脱除,然后再用过量的草酸将铜电解液中铜镍共沉淀出来得到草酸铜镍复合盐。草酸铜镍复合盐在还原气氛下加热还原即得到镍包铜粉。调整脱杂后的铜电解液中的铜离子与镍离子的质量比,即得到不同比例的镍包铜粉。本专利技术的有益效果:1、采用草酸与含铜镍离子的强酸性溶液反应,制备得到草酸铜镍复合盐前驱体,再以草酸铜镍复合盐前驱体煅烧还原得到镍包铜粉,提供了一种镍包铜粉的非化学电镀法制备工艺技术。该工艺流程简单,成本低廉,镍包铜粉呈微米级且粒度均匀、纯度高。2、采用硫化镍、三氧化二铋、三氧化二砷等除杂试剂净化脱除铜电解废液中的砷、锑、铋杂质,消除了砷、锑、铋杂质对最终产品质量的影响。3、采用铜电解废液作为主要原料制备镍包铜粉,既提供了一种铜电解废液的综合回收方法,又减少了镍包铜粉生产对铜粉和硫酸镍原料的依赖。4、根据净化溶液中镍、铜含量,采用适当补加硫酸镍的方法调整溶液的铜镍离子比例,可以生产不同铜镍比例的镍包铜粉,其松装密度及导电性能较好,是理想的电磁屏蔽材料及储能材料。附图说明图1为实施例2产品扫描电镜（SEM）图;图2为实施例3产品扫描电镜（SEM）图。具体实施方式实施例1:铜电解废液中含硫酸186.5g/L、铜45.9g/L、镍14.8g/L、砷4.2g/L、锑0.33g/L、铋0.95g/L。处理工艺和效果如下：（1）在1升铜电解废液中加入5g硫化镍和10g三氧化二铋,温度控制在60-80℃下反应1.0h,过滤得到除杂后铜电解液,其中含硫酸198.7g/L、铜44.8g/L、镍15.4g/L、砷1.96g/L、锑0.04g/L、铋0.11g/L。沉淀反应脱除了铜电解液中的砷、锑、铋,而对铜电解液中的铜、镍和酸含量的影响较小;（2）在上述过滤除杂后的铜电解液中加入草酸125g,温度控制到60-80℃下反应3h,过滤得到草酸铜镍复合沉淀物165g,其中含铜26.3%,镍9.1%。过滤得到脱铜镍母液0.9升,脱铜镍后母液的主要成分为硫酸285.2g/L、铜0.2g/L、镍4.2g/L、砷1.64g/L、锑0.03g/L、铋0.09g/L。该脱铜镍母液主要成分为硫酸,其中的金属杂质含量满足铜电解液配液标准要求,返回铜电解系统循环使用。（3）将上述得到的草酸铜镍复合盐用洗涤水洗涤至检测不出硫酸根离子,烘干后放入还原炉中,在氢气气氛下加热到600℃反应2h,得到镍包铜粉52.3g。将镍包铜粉在氮气气氛下经过气流粉碎,过250目筛子筛分,再真空包装即得到超细镍包铜粉,其指标如下：指标D50D90D10FSSS铜含量镍含量氧含量碳含量数值1.2μm2.1μm0.58μm0.56μm79.18%20.94%0.06%0.05%实施例2：本实例中所处理铜电解废液中含硫酸168.8g/L、铜44.3g/L、镍17.5g/L、砷3.3g/L、锑0.73g/L、铋0.45g/L。处理工艺和效果如下：（1）在1升铜电解废液中加入15g五氧化锑,控制到温度60-80℃下反应0.5h,过滤得到除杂后铜电解液,其中含硫酸178.7g/L、铜42.1g/L、镍16.4g/L、砷0.99g/L、锑0.08g/L、铋0.05g/L。沉淀反应脱除了铜电解液中的砷、锑、铋,而对铜电解液中的铜、镍和酸含量的影响较小。（2）在上述过滤除杂后的1升铜电解液中加入硫酸镍（NiSO4·6H2O）22.5g溶解,调整溶液中铜镍比例为7：3,然后再加入草酸170g,控制温度为60-80℃,反应3.0h,过滤得到草酸铜镍复合沉淀物197g,其中含铜21.5%,镍9.2%。过滤得到脱铜镍母液0.9升,脱铜镍母液的主要成分为硫酸264.2g/L、铜0.1g/L、镍3.1g/L、砷0.41g/L、锑0.02g/L、铋0.07g/L。该脱铜镍母液主要成分为硫酸,其中的金属杂质含量满足铜电解液配液标准要求,返回铜电解系统循环使用。（3）将上述得到的草酸铜镍复合盐用洗涤水洗涤至检测不出硫酸根离子,烘干后送至还原炉中,在天然气气氛下加热到600℃反应6h,得到镍包铜粉55.6g。将镍包铜粉在氮气气氛下经过气流粉碎,过250目筛子筛分,再真空包装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法, 其特征在于包括以下步骤:a. 在铜电解废液中加入除杂试剂, 除杂试剂添加量按铜电解废液中砷摩尔质量的0.8‑2倍添加, 经过搅拌、反应和沉淀分离, 控制反应温度为25‑100℃, 反应时间为15‑60min, 脱除溶液中的砷、锑、铋杂质;b. 将硫酸镍溶解于上述脱除杂质后的铜电解废液中, 控制溶液中的铜、镍质量比, 使溶液中含镍比例达到产品要求,硫酸镍的添加量根据最终产品的含镍量控制;c.将草酸加入到上述含铜镍的溶液中, 草酸添加量按铜电解废液中铜和镍摩尔质量之和的1‑2倍添加, 搅拌均匀进行反应, 控制温度为25‑100℃, 反应时间为1‑10h, 得到超细草酸铜镍复合盐;d. 将上述超细草酸铜‑草酸镍复盐用水反复洗涤后烘干, 再在还原炉中用还原性气体或惰性气体热分解还原, 即得到超细镍包铜粉。

【技术特征摘要】
1.一种用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法,其特征在于包括以下步骤:a.在铜电解废液中加入除杂试剂,除杂试剂添加量按铜电解废液中砷摩尔质量的0.8-2倍添加,经过搅拌、反应和沉淀分离,控制反应温度为25-100℃,反应时间为15-60min,脱除溶液中的砷、锑、铋杂质;b.将硫酸镍溶解于上述脱除杂质后的铜电解废液中,控制溶液中的铜、镍质量比,使溶液中含镍比例达到产品要求,硫酸镍的添加量根据最终产品的含镍量控制;c.将草酸加入到上述含铜镍的溶液中,草酸添加量按铜电解废液中铜和镍摩尔质量之和的1-2倍添加,搅拌均匀进行反应,控制温度为25-100℃,反应时间为1-10h,得到超细草酸铜镍复合盐;d.将上述超细草酸铜-草酸镍复盐用水反复洗涤后烘干,再在还原炉中用还原性气体或惰性气体热分解还原,即得到超细镍包铜粉。2.根据权利要求1所述的用铜电解废液制备微米级片状镍包铜粉的方法,其特征在于:所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军霞，董天魁，王怡霖，王永斌，魏英，
申请(专利权)人：白银矿冶职业技术学院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62