一种在NH₃-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NH₃-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。OH-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。并在OH-NH₃体系下调节pH=8～9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＞＝99%；镨的回收率＞＝99%；钴的回收率＞＝93%；镝的回收率＞＝99%；铁的回收率＞＝99%。

主权项

1.明确定在NH₃-OH体系下从钕铁硼油泥中提取钕、镨、镝、钴、铁工艺的方法，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NH₃-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NH₃-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OH-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，如表1所示，通过化学平衡、质量平衡、电荷守恒建立在OH-NH₃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OH-NH₃体系中，溶液中的游离金属离子浓度为：[Nd³⁺]=Kspnh/[OH^-]³=10^20.5-3pH   (1-3)[Pr³⁺]=Kspph/[OH^-]³=10^20.78-3pH   (1-4)[Dy³⁺]=Kspdh/[OH^-]³=10^20.24-3pH   (1-5)[Fe³⁺]=Kspf3h/[OH^-]³=10^3.45-3pH   (1-6)[Fe²⁺]=Kspf2h/[OH^-]²=10^11.69-3pH   (1-7)[Co²⁺]=Kspch/[OH^-]²=10^13.77-3pH   (1-8)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⁺]+K_nh*[Nd³⁺]*[OH^-]   (1-9)[Pr]=[Pr³⁺]+[Pr(OH)²⁺]=[Pr³⁺]+K_ph*[Pr³⁺]*[OH^-]   (1-10)[Dy]=[Dy³⁺]+[D_y(OH)²⁺]=[Dy³⁺]+K_dh*[Dy³⁺]*[OH^-]   (1-11)[Fe2]=[Fe²⁺]+[Fe(OH)⁺]+[Fe(OH)₂⁰]+[Fe(OH)₃^-]+[Fe(OH)₄^2-]+[Fe(NH₃)²⁺]+[Fe(NH₃)₂²⁺]+[Fe(NH₃)₄²⁺]=[Fe²⁺]{1+K_f2h1*[OH^-]+K_f2h2*[OH^-]²+K_f2h3*[OH^-]³+K_f2h4*[OH^-]⁴+K_f2am11*[NH₃]+K_f2am12*[NH₃]²+K_f2am14*[NH₃]⁴}   (1-13)[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}(1-13)[Co]=[Co²⁺]+[Co(OH)⁺]+[Co(OH)₂⁰]+[Co(OH)₃^-]+[Co(OH)₄^2-]+2*[Co₂(OH)₃^3-]+4*[Co₄(OH)₄^4-]+[Co(NH₃)]+[Co(NH₃)²⁺]+[Co(NH₃)₂²⁺]+[Co(NH₃)₃²⁺]+[Co(NH₃)₄²⁺]+[Co(NH₃)₅²⁺]+[Co(NH₃)₆²⁺]=[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+K_cam11*[NH₃]+K_cam12*[NH₃]²+K_cam13*[NH₃]³+K_cam14*[NH₃]⁴+K_cam15*[NH₃]⁵+K_cam16*[NH₃]⁶}(1-14)[NH₄⁺]=K_am*[NH₃]*[H⁺]   (1-15)[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⁺]   (1-16)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）；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OH-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