[发明专利]一种在CO3-NH3体系下从钕铁硼油泥中同时回收钕、镨、镝、钴、铁的方法

摘要

一种在CO3-NH3体系下从钕铁硼油泥中同时回收钕、镨、镝、钴、铁的方法，属于钕铁硼油泥回收技术领域。CO3-NH3体系热力学研究以及模拟，建立热力学模型，确定可适用的工艺及工艺参数。在特定CO3-NH3体系下调节pH=6～7进行“配合-沉淀”，可达到同时回收钕、镨、镝、钴、铁的效果。该流程可以有效缩短前期工艺探索，操作简单，工艺简洁，有效减少废物排放，并且实现钕铁硼油泥中钕、镨、镝、钴、铁的全回收。其中，钕的回收率＞＝98%；镨的回收率＞＝99%；钴的回收率＞＝58%；镝的回收率＞＝99%；铁的回收率＞＝99%。

主权项

确定CO3‑NH3体系下从钕铁硼油泥中同时回收钕、镨、镝、钴、铁的工艺的方法，其特征在于，所采用的技术方案，包括如下步骤：首先，通过查找各个元素在CO3‑NH3体系下可能发生的配合反应以及反应平衡常数，建立热力学模型；然后通过已经建立起的热力学模型确定回收钕、镨、镝、钴、铁的工艺：将钕铁硼油泥蒸馏、酸溶、氧化、配合沉淀得产物；上述建立热力学模型的方法为：首先，查阅在CO3‑NH3体系下钕、镨、镝、钴、铁可能发生的反应以及每个反应的平衡常数；其中由水的电离平衡可得到等式：[H+]=10‑pH                                (1‑1)[OH‑]=Kw*10pH                          (1‑2)在CO3‑OH体系中，溶液中的游离金属离子浓度为：[Nd3+]=min{(Kspnc/[CO32‑]3)1/2,Kspnh/[OH‑]3}               (1‑3)[Pr3+]==min{(Ksppc/[CO32‑]3)1/2,Kspph/[OH‑]3}               (1‑4)[Dy3+]=min{(Kspdc/[CO32‑]3)1/2,Kspdh/[OH‑]3}              (1‑5)[Fe3+]=Kspf3h/[OH‑]3                            (1‑6)[Fe2+]=min{Kspf2c/[CO32‑],Kspf3h/[OH‑]2}                           (1‑7)[Co2+]=min{Kspcc/[CO32‑],Kspch/[OH‑]2}                (1‑8)[C]=[CO32‑]+[HCO3‑]+[H2CO3]                    (1‑9)[C]=[CO32‑]{1+10‑pH/Kac2+10‑2pH/(Kac2*Kac1)}              (1‑10)由于各金属离子跟[OH‑]、[NH3]发生配合反应，因此根据质量守恒定律得到溶液中各金属离子的总浓度：[Nd]=[Nd3+]+[Nd(OH)2+]=[Nd3+]+Knh*[Nd3+]*[OH‑]                    (1‑11)[Pr]=[Pr3+]+[Pr(OH)2+]=[Pr3+]+Kph*[Pr3+]*[OH‑]                      (1‑12)[Dy]=[Dy3+]+[Dy(OH)2+]=[Dy3+]+Kdh*[Dy3+]*[OH‑]                     (1‑13)[Fe2]=[Fe2+]+[Fe(OH)+]+[Fe(OH)20]+[Fe(OH)3‑]+[Fe(OH)42‑]+[Fe(NH3)2+]+[Fe(NH3)22+]+[Fe(NH3)42+]=[Fe2+]{1+Kf2h1*[OH‑]+Kf2h2*[OH‑]2+Kf2h3*[OH‑]3+Kf2h4*[OH‑]4+Kf2am11*[NH3]+Kf2am12*[NH3]2+Kf2am14*[NH3]4}                    (1‑14)[Fe3]=[Fe3+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)2+]+[Fe(OH)30]+[Fe(OH)42‑]=[Fe3+]{1+Kf3h1*[OH‑]+Kf3h2*[OH‑]2+Kf3h3*[OH‑]3}                                          (1‑15)[Co]=[Co2+]+[Co(OH)+]+[Co(OH)20]+[Co(OH)3‑]+[Co(OH)42‑]+2*[Co2(OH)33‑]+4*[Co4(OH)44‑]+[Co(NH3)]+[Co(NH3)2+]+[Co(NH3)22+]+[Co(NH3)32+]+[Co(NH3)42+]+[Co(NH3)52+]+[Co(NH3)62+]=[Co2+]{1+Kch1*[OH‑]+Kch2*[OH‑]2+Kch3*[OH‑]3+Kch4*[OH‑]4+2*Kch21*[Co2+]*[OH‑]+4*Kch44*[Co2+]3*[OH‑]4+Kcam11*[NH3]+Kcam12*[NH3]2+Kcam13*[NH3]3+Kcam14*[NH3]4+Kcam15*[NH3]5+Kcam16*[NH3]6}                                (1‑16)[NH4+]=Kam*[NH3]*[H+](1‑17)[N]=[NH3]+[NH4+]+[Fe(NH3)2+]+[Fe(NH3)22+]+[Fe(NH3)42++[Co(NH3)]+[Co(NH3)2+]+[Co(NH3)22+]+[Co(NH3)32+]+[Co(NH3)42+]+[Co(NH3)52+]+[Co(NH3)62+]            (1‑18)其中上述（1‑1）‑（1‑18）方程中参数关系渐表1，将表1参数带入到（1‑1）‑（1‑18）方程中，并且联立方程组（1‑1）‑（1‑18）；变换体系中pH，可得到不同条件下的沉淀后体系中[Nd]、[Pr]、[Dy]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]的值，通过化学平衡、质量平衡、电荷守恒建立在CO3‑NH3体系下的热力学模型，上述[Fe2]为2价铁浓度，[Fe3]为3价铁浓度；表1“CO3‑NH3”体系中涉及到的主要化学反应及平衡常数