[發明專利]一種在CO3-OH體系下從釹鐵硼油泥中同時回收釹、鐠、鏑、鈷、鐵的方法

有效

• 申請號: 201310692815.6
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103667717A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉敏;賴偉鴻;李春燕;尹小文;金瓊花;岳明;索紅莉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B59/00;C21B15/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.確定在CO₃-OH體系下從釹鐵硼油泥中提取釹、鐠、鏑、鈷、鐵工藝的方法，其特征在于，所采用的技術方案是：首先，通過查找各個元素在CO₃-OH體系下可能發生的配合反應以及反應平衡常數，建立熱力學模型；然后，通過已經建立起的熱力學模型確定回收釹、鐠、鏑、鈷、鐵的工藝以及工藝中參數的選擇：在CO₃-OH體系下，確定工藝為：釹鐵硼油泥蒸餾、酸溶、氧化、配合沉淀得到產物；

上述熱力學模型的建立包括以下步驟：首先，查閱在CO₃-OH體系下釹、鐠、鏑、鈷、鐵可能發生的反應以及每個反應的平衡常數，通過化學平衡、質量平衡、電荷守恒建立在CO₃-OH體系下的熱力學模型，由水的電離平衡可得到等式：

[H⁺]=10^-pH????(1-1)

[OH^-]=Kw*10^pH?????(1-2)

在CO₃-OH體系中，溶液中的游離金屬離子濃度為：

[Nd³⁺]=min{(Kspnc/[CO₃^2-]³)^1/2,Kspnh/[OH^-]³}????(1-3)

[Pr³⁺]==min{(Ksppc/[CO₃^2-]³)^1/2,KsppH/[OH^-]³}(1-4)

[Dy³⁺]=min{(Kspdc/[CO₃^2-]³)^1/2,Kspdh/[OH^-]³}????(1-5)

[Fe³⁺]=Kspf3h/[OH^-]³????????(1-6)

[Fe²⁺]=min{Kspf2c/[CO₃^2-],Kspf3h/[OH^-]²}????(1-7)

[Co²⁺]=min{Kspcc/[CO₃^2-],Kspch/[OH^-]²}???????(1-8)

[C]=[CO₃^2-]+[HCO₃^-]+[H₂CO₃]??????????????(1-9)

[C]=[CO₃^2-]{1+10^-pH/K_ac2+10^-2pH/(K_ac2*K_ac1)}???(1-10)

由于各金屬離子跟OH^-發生配合反應，因此根據質量守恒定律得到溶液中各金屬離子的總濃度：

[Nd]=[Nd³⁺]+[Nd(OH)²⁺]

=[Nd³⁺]+K_nh*[Nd³⁺]*[OH^-]?????????(1-11)

[Pr]=[Pr³⁺]+[Pr(OH)²⁺]???????????

=[Pr³⁺]+K_pH*[Pr³⁺]*[OH^-]?????????(1-12)

[Dy]=[Dy³⁺]+[Dy(OH)²⁺]???????????

=[Dy³⁺]+K_dh*[Dy³⁺]*[OH^-]?????????(1-13)

[Fe2]=[Fe²⁺]+[Fe(OH)⁺]+[Fe(OH)₂⁰]+[Fe(OH)₃^-]+[Fe(OH)₄^2-]

=[Fe²⁺]{1+K_f2h1*[OH^-]+K_f2h2*[OH^-]²+K_f2h3*[OH^-]³+K_f2h4*[OH^-]⁴}??????(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)

將表1參數帶入到（1-1）-（1-16）方程中，并且聯立方程組（1-1）-（1-16），變換體系中的pH，可得到不同條件下的沉淀后體系中[Nd]、[Pr]、[Dy]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]的值，通過化學平衡、質量平衡、電荷守恒建立在CO₃-OH體系下的熱力學模型，上述[Fe2]為2價鐵濃度，[Fe3]為3價鐵濃度。

表1“CO₃-OH”體系中涉及到的主要化學反應及平衡常數

NO.ReactionslogKNO.ReactionslogK1H₂O=H⁺+OH^—logK_w=-1416Nd+OH^—=Nd(OH)²⁺logK_nh=5.52Co²⁺+OH^—=Co(OH)⁺logK_ch1=3.317Pr+OH^—=Pr(OH)²⁺logK_pH=4.33Co²⁺+2OH^—=Co(OH)₂⁰logK_ch2=9.218Dy+OH^—=Dy(OH)²⁺logK_dh=5.24Co²⁺+3OH^—=Co(OH)₃^—logK_ch3=10.519Co(OH)₂(s)=Co²⁺+2OH^—logKspch=-14.235Co²⁺+4OH^—=Co(OH)₄^2-logK_ch4=10.220Fe(OH)₂(s)=Fe²⁺+2OH^—logKspf2h=-16.3162Co²⁺+OH^—=Co₂(OH)³⁺logK_ch21=2.721Fe(OH)₃(s)=Fe³⁺+3OH^—logKspf3h=-38.5574Co²⁺+4OH^—=Co₄(OH)₄⁴⁺logK_ch44=25.622Nd(OH)₃(s)=Nd³⁺+3OH^—logKspnh=-21.498Fe²⁺+OH^—=Fe(OH)⁺logK_f2h1=5.5623Pr(OH)₃(s)=Pr³⁺+3OH^—logKsppH=-21.179Fe²⁺+2OH^—=Fe(OH)₂⁰logK_f2h2=9.7724Dy(OH)₃(s)=D_y³⁺+3OH^—logKspdh=-21.8510Fe²⁺+3OH^—=Fe(OH)₃^—logK_f2h3=9.6725H₂CO₃=H⁺+HCO₃^—logK_ac1=-6.35211Fe²⁺+4OH^—=Fe(OH)₄^2-logK_f2h4=18.5826HCO₃^—=H⁺+CO₃^2—logK_ac2=-10.32912Fe³⁺+OH^—=Fe(OH)²⁺logK_f3h1=11.8727CoCO₃(s)=Co²⁺+CO₃^2—logKspcc=-12.8413Fe³⁺+2OH^—=Fe(OH)₂⁺logK_f3h2=21.1728FeCO₃(s)=Fe²⁺+CO₃^2—logKspf2c=-12.8414Fe³⁺+3OH^—=Fe(OH)₂⁰logK_f3h3=29.6729NdCO₃(s)=Nd²⁺+CO₃^2—logKspnc=-32.9715PrCO₃(s)=Pr²⁺+CO₃^2—logKs_ppc=-27.730DyCO₃(s)=Dy²⁺+CO₃^2—logKspdc=-28.1