一种在C₂H₂O₄-OH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C₂H₂O₄-OH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。C₂H₂O₄-OH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。并在C₂H₂O₄-OH体系下调节并选取两次pH为：（0.5～1）-9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＞＝99%；镝的回收率＞＝99%；铁的回收率＞＝99%。

主权项

一种在C₂H₂O₄‑OH体系下从钕铁硼油泥中提取钕、镨、镝、钴、铁的方法，其特征在于，取钕铁硼油泥进行蒸馏预处理后，用盐酸将预处理后的钕铁硼油泥溶解并过滤，加入H₂O₂，搅拌充分氧化后，添加NaOH调节pH＝0.5‑1,并加入C₂H₂O₄溶液，充分搅拌后，再次添加NaOH调节pH＝9，将获得的沉淀过滤、洗涤三次、烘干；确认上述方法的步骤，包括：首先，通过查找各个元素在C₂H₂O₄‑OH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、铁的工艺以及工艺中参数的选择：在C₂H₂O₄‑OH体系下，确定工艺为：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，包括以下步骤：首先，查阅在C₂H₂O₄‑OH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，通过化学平衡、质量平衡、电荷守恒建立在C₂H₂O₄‑OH体系下的热力学模型，由水的电离平衡可得到等式：[H⁺]＝10^‑pH   (1‑1)[OH^‑]＝Kw*10^pH   (1‑2)在C₂H₂O₄‑OH体系中，溶液中的游离金属离子浓度为：[Nd³⁺]＝min{(Kspnac/[C₂O₄^2‑]³)^1/2,Kspnh/[OH^‑]³}   (1‑3)[Pr³⁺]＝＝min{(Ksppac/[C₂O₄^2‑]³)^1/2,KsppH/[OH^‑]³}   (1‑4)[Dy³⁺]＝min{(Kspdac/[C₂O₄^2‑]³)^1/2,Kspdh/[OH^‑]³}   (1‑5)[Fe³⁺]＝Kspf3h/[OH^‑]³   (1‑6)[Fe²⁺]＝min{Kspf2ac/[C₂O₄^2‑],Kspf3h/[OH^‑]²}   (1‑7)[Co²⁺]＝Kspch/[OH^‑]²   (1‑8)[H₂C₂O₄]＝[C₂O₄^2‑]+[H C₂O₄^‑]+[C₂H₂O₄]   (1‑9)[H₂C₂O₄]＝[C₂O₄^2‑]{1+10^‑pH/K_aac2+10^‑2pH/(K_aac2*K_aac1)}   (1‑10)由于各金属离子跟[OH^‑]、[C₂O₄^2‑]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⁺]+[Nd(C₂O₄)⁺]+[Nd(C₂O₄)₂^‑]+    [Nd(C₂O₄)₃^3‑]    ＝[Nd³⁺]+K_nh*[Nd³⁺]*[OH^‑]+K_nac11*[Nd³⁺]*[C₂O₄^2‑]    +K_nac12*[Nd³⁺]*[C₂O₄^2‑]²+K_nac13*[Nd³⁺]*[C₂O₄^2‑]³   (1‑11)[Pr]＝[Pr³⁺]+[Pr(OH)²⁺]+[Pr(C₂O₄)⁺]+[Pr(C₂O₄)₂^‑]    +[Pr(C₂O₄)₃^3‑]   (1‑12)[Dy]＝[Dy ³⁺]+[Dy(OH)²⁺]+[Dy(C₂O₄)⁺]+[Dy(C₂O₄)₂^‑]+    [Dy(C₂O₄)₃^3‑]   (1‑13)[Fe2]＝[Fe²⁺]+[Fe(OH)⁺]+[Fe(OH)₂⁰]+[Fe(OH)₃^‑]+[Fe(OH)₄^2‑]     +[Fe(C₂O₄)⁰]+[Fe(C₂O₄)₂^2‑]+[Fe(C₂O₄)₃^4‑]     ＝[Fe²⁺]{1+K_f2h1*[OH^‑]+K_f2h2*[OH^‑]²+K_f2h3*[OH^‑]³+K_f2h4*[OH^‑]⁴     +K_nac11*[C₂O₄^2‑]+K_nac12*[C₂O₄^2‑]²+K_nac13*[C₂O₄^2‑]³}             (1‑14)[Fe3]＝[Fe³⁺]+[Fe(OH)²⁺]+[Fe(OH)₂⁺]+[Fe(OH)₃⁰]+[Fe(OH)₄^2‑]     ＝[Fe³⁺]{1+K_f3h1*[OH^‑]+K_f3h2*[OH^‑]²+K_f3h3*[OH^‑]³}            (1‑15)[Co]＝[Co²⁺]+[Co(OH)⁺]+[Co(OH)₂⁰]+[Co(OH)₃^‑]+[Co(OH)₄^2‑]    +2*[Co₂(OH)₃^3‑]+4*[Co₄(OH)₄^4‑]    ＝[Co²⁺]{1+K_ch1*[OH^‑]+K_ch2*[OH^‑]²+K_ch3*[OH^‑]³    +K_ch4*[OH^‑]⁴+2*K_ch21*[Co²⁺]*[OH^‑]+4*K_ch44*[Co²⁺]³*[OH^‑]⁴}     (1‑16)将表1参数带入到(1‑1)‑(1‑16)方程中，并且联立方程组(1‑1)‑(1‑16)，通过变换[OH^‑]的量，通过化学平衡、质量平衡、电荷守恒建立在C₂H₂O₄‑OH体系下的热力学模型；表1