一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺，涉及金属复合材料技术领域。本发明专利技术所述的工艺通过金属分离系统+萃取离子交换、反萃系统、电渗析

【技术实现步骤摘要】
一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺


[0001]本专利技术涉及金属复合材料
，尤其涉及一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺。

技术介绍

[0002]金属层状复合材料在军工领域、民用应用领域，从原来的简单替代，在电力电气、电子通讯、航天航空、建筑装饰、电热厨具和新能源电池等行业逐步变成功能应用上必不可少的材料。伴随着金属复合材料的飞速发展，金属复合材料废弃物的数量在不断增加，复合材料废料来源主要以制造过程产生的废弃物和使用后退役的产品，由于金属复合材料的强度高、耐腐蚀性能好、以及其自身固有的异相性，导致废弃物的处理和利用非常困难，因此并没有得到妥善的回收再利用。对军用民用废弃金属复合材料，目前并没有很好的资源化利用技术，大部分都是作为危废或固废直接处理，造成环境污染以及资源浪费。金属复合材料废弃物对环境的污染已引起了世界范围内的广泛关注，也成为阻碍我国金属复合材料行业发展的技术瓶颈。因此，金属复合材料废弃物处理和利用技术，实现废弃物的资源化已成为国际上的研究热点之一。
[0003]针对此类军用民用废弃金属复合材料，目前并无报道有可利用的资源化途径，主要是以高昂委外费用(＞5000元/吨)委外作为危废处理，危废处理厂通常是采用强酸溶解，最终得到大量含铜污泥、含锌污泥，不仅造成大量重金属铜、锌资源浪费，同时产生的大量含铜污泥、含锌污泥需要填埋，占用大量土地，造成环境二次污染。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺。
>[0005]本专利技术的目的是提供一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺，包括以下步骤，
[0006]S1、将废弃铜锌金属复合材料粉成碎片，随后加入蚀刻液，经分离、萃取，得到有价金属溶液和铜晶体；所述有价金属为铜离子和锌离子；
[0007]S2、将S1步骤所述的有价金属溶液经反萃得到含铜离子溶液和含锌离子溶液；
[0008]S3、将S2步骤所述的含锌离子溶液经离心、干燥到锌盐；
[0009]将S2步骤所述的含铜离子溶液经电渗析
‑
超声，得到粗制铜金属粉末和低浓度含铜离子溶液；
[0010]S4、将S3步骤所述的粗制铜金属粉末经球磨得到微细铜金属粉末；
[0011]向S3步骤所述的低浓度含铜离子溶液中加入氧化剂，经结晶，得到铜盐。
[0012]进一步地，废弃金属复合材料(铜90％，锌10％)经过金属分离系统后，可将复合材料中80
‑
85％的铜分离出来，然后用于生产铜金属基板。
[0013]进一步地，在S1步骤中，所述碎片的粒径为50
‑
100mm。
[0014]进一步地，在S1步骤中，所述蚀刻液由硫酸和过氧化氢组成。采用蚀刻液为硫酸(98％)
‑
过氧化氢(30％)蚀刻体系，蚀刻速度为40
‑
80mL/min，溶铜容量为100
‑
150g/L，蚀刻系数为2.5
‑
3.5。相较于其他类型蚀刻液，硫酸/过氧化氢蚀刻液最为环保，不会引入新的杂质，如铜离子、铁离子、铵根离子等，且与后面反萃剂(硫酸)不冲突。
[0015]进一步地，在S1步骤中，所述萃取的萃取剂为磷酸二辛酯。采用磷酸二辛酯以高闪点煤油作为烃类稀释剂的混合物作为萃取剂，进行连续多级萃取离子交换和金属分离系统提纯铜，该铜萃取率＞88％。
[0016]进一步地，在S2步骤中，所述反萃的反萃剂为硫酸，可得到硫酸锌资源化产品。经硫酸反萃剂反萃可将9.0
‑
9.2％锌反萃出来，反萃率可达94.7
‑
96.8％，反萃后得到相应锌金属溶液经离心干燥机获得锌金属盐类产品(硫酸锌为主)。经过反萃系统后剩余的铜金属离子溶液(铜含量13.5
‑
18％，锌含量0.3
‑
0.5％)。含铜金属离子溶液经闭合电渗析超声电装置将转移沉积在阳膜表面的金属振散获得粗制铜金属粉末。
[0017]进一步地，在S3步骤中，所述电渗析
‑
超声是电渗析超声电装置为在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性，即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过，使得铜离子沉积在阳膜。然后采用金属振散技术获得粗制铜金属粉末，且可回收硫酸反萃剂进入反萃系统。铜离子去除率为97.5
‑
98.8％，即得到的低浓度含铜金属溶液中铜含量为0.21
‑
0.33％，锌含量约为0.1
‑
0.3％。
[0018]进一步地，在S3和S4步骤中，所述低浓度为浓度小于5000mg/L。
[0019]进一步地，在S3和S4步骤中，所述粗制铜金属粉末的粒径200
‑
300nm
[0020]进一步地，在S4步骤中，所述氧化剂为次氯酸。所述氧化剂为一种新型分子态次氯酸水氧化剂，其具有强氧化性，pH值为6
‑
7，其参与氧化破络后分解为H2O和Cl
‑
，为一种环境友好型强氧化剂，不会造成二次污染。
[0021]进一步地，在S4步骤中，所述结晶为碳酸铜结晶技术：通过添加氢氧化钠和碳酸钠，反应得到碳酸铜结晶体。所述碳酸铜结晶技术可处理低浓度含铜废水，产生碳酸铜结晶物，该结晶物含水率为15
‑
20％，与传统沉淀法产生的含铜污泥相比，含水率低，可资源化利用价值更高。
[0022]进一步地，在S4步骤中，所述氢氧化钠和碳酸钠质量浓度比为1.6
‑
2：1。
[0023]本专利技术所述的铜晶体可用于生产铜金属基板，金属基板是一种金属线路板材料，属于电子通用元件，由导热绝缘层、金属板及金属箔组成，具有特殊的导磁性、优良的散热性、机械强度高、加工性能好等特点。其中铜基板是金属基板中最贵的一种，导热效果比铝基板和铁基板都好很多倍。
[0024]本专利技术所述的超细金属粉末，其作为3D打印最主要的粉末材料居于榜首，是3D打印金属制品、航空航天用粉末冶金制品、高纯净粉末冶金靶材、金属注射成型、金刚石合成及工具、医疗植入物等各行业领域的高端粉末。
[0025]本专利技术所述锌盐满足农业级要求可应用于化工、饲料等行业，也可直接供给相关硫酸锌生产企业进行再加工纯化应用于电池行业；
[0026]本专利技术所述碳酸铜结晶物是一种用途广泛的化工原料，可用做分析试剂，在无机盐工业中用于制备各种铜化合物。因此此项目是符合国家有关资源再生和节能减排产业政策的科技型资源再生利用项目。
[0027]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0028](1)本专利技术所述工艺采用的电渗析
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超声技术，是一种新型电渗析技术，相较于传统电渗析技术，该技术是可利用膜特性进行离子选择性分离的选择性电渗析技术，且该技术还利用脉冲电场控制膜界面浓度极化现象。传统电渗析对阴阳离子分离效率高达97％，但对相同电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃金属复合材料资源化利用生产工艺，其特征在于，包括以下步骤，S1、将废弃铜锌金属复合材料粉成碎片，随后加入蚀刻液，经分离、萃取，得到有价金属溶液和铜晶体；所述有价金属为铜离子和锌离子；S2、将S1步骤所述的有价金属溶液经反萃得到含铜离子溶液和含锌离子溶液；S3、将S2步骤所述的含锌离子溶液经离心、干燥到锌盐；将S2步骤所述的含铜离子溶液经电渗析
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超声，得到粗制铜金属粉末和低浓度含铜离子溶液；S4、将S3步骤所述的粗制铜金属粉末经球磨得到微细铜金属粉末；向S3步骤所述的低浓度含铜离子溶液中加入氧化剂，经结晶，得到铜盐。2.如权利要求1所述的废弃金属复合材料资源化利用生产工艺，其特征在于，在S1步骤中，所述碎片的粒径为50
‑
100mm。3.如权利要求1所述的废弃金属复合材料资源化利用生产工艺，其特征在于，在S1步骤中，所述蚀刻液由硫酸和过氧化氢组成。4.如权利要求1所述的废弃金属复合材料资源化利用生产工艺，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛丰，董仕宏，
申请(专利权)人：苏州仕净科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：