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一种在CO-OH体系下从钕铁硼油泥中同时回收钕、镨、镝、钴、铁的方法

一种在CO-OH体系下从钕铁硼油泥中同时回收钕、镨、镝、钴、铁的方法

IPC分类号 : C22B7/00,C22B23/00,C22B59/00,C21B15/00

申请号
CN201310692815.6
可选规格
  • 专利类型: 发明专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2013-12-17
  • 公开号: 103667717A
  • 公开日: 2014-03-26
  • 主分类号: C22B7/00
  • 专利权人: 北京工业大学

专利摘要

一种在CO3-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。CO3-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CO3-OH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>=89%;镝的回收率>=99%;铁的回收率>=99%。

权利要求

1.确定在CO3-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,所采用的技术方案是:首先,通过查找各个元素在CO3-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CO3-OH体系下,确定工艺为:钕铁硼油泥蒸馏、酸溶、氧化、配合沉淀得到产物;

上述热力学模型的建立包括以下步骤:首先,查阅在CO3-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CO3-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*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-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-]

=[Fe2+]{1+Kf2h1*[OH-]+Kf2h2*[OH-]2+Kf2h3*[OH-]3+Kf2h4*[OH-]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-]

=[Co2+]{1+Kch1*[OH-]+Kch2*[OH-]2+Kch3*[OH-]3+Kch4*[OH-]4+2*Kch21*[Co2+]*[OH-]+4*Kch44*[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),变换体系中的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-OH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-OH”体系中涉及到的主要化学反应及平衡常数

NO.ReactionslogKNO.ReactionslogK1H2O=H++OHlogKw=-1416Nd+OH=Nd(OH)2+logKnh=5.52Co2++OH=Co(OH)+logKch1=3.317Pr+OH=Pr(OH)2+logKpH=4.33Co2++2OH=Co(OH)20logKch2=9.218Dy+OH=Dy(OH)2+logKdh=5.24Co2++3OH=Co(OH)3logKch3=10.519Co(OH)2(s)=Co2++2OHlogKspch=-14.235Co2++4OH=Co(OH)42-logKch4=10.220Fe(OH)2(s)=Fe2++2OHlogKspf2h=-16.3162Co2++OH=Co2(OH)3+logKch21=2.721Fe(OH)3(s)=Fe3++3OHlogKspf3h=-38.5574Co2++4OH=Co4(OH)44+logKch44=25.622Nd(OH)3(s)=Nd3++3OHlogKspnh=-21.498Fe2++OH=Fe(OH)+logKf2h1=5.5623Pr(OH)3(s)=Pr3++3OHlogKsppH=-21.179Fe2++2OH=Fe(OH)20logKf2h2=9.7724Dy(OH)3(s)=Dy3++3OHlogKspdh=-21.8510Fe2++3OH=Fe(OH)3logKf2h3=9.6725H2CO3=H++HCO3logKac1=-6.35211Fe2++4OH=Fe(OH)42-logKf2h4=18.5826HCO3=H++CO32—logKac2=-10.32912Fe3++OH=Fe(OH)2+logKf3h1=11.8727CoCO3(s)=Co2++CO32—logKspcc=-12.8413Fe3++2OH=Fe(OH)2+logKf3h2=21.1728FeCO3(s)=Fe2++CO32—logKspf2c=-12.8414Fe3++3OH=Fe(OH)20logKf3h3=29.6729NdCO3(s)=Nd2++CO32—logKspnc=-32.9715PrCO3(s)=Pr2++CO32—logKsppc=-27.730DyCO3(s)=Dy2++CO32—logKspdc=-28.1

2.按照权利要求1的方法,其特征在于,通过MATLAB计算软

件建立模型:利用MATLAB编程:

x=0:0.5:14;

k=0.1;

p=k./[1+10.^(10.329-x)+10.^(16.781-2*x)];

a=min(sqrt(1.08*10^(-33)./p.^3),10.^(20.5-3*x));

b=min(10^(-10.50)./p,10.^(11.69-2*x));

c=10.^(3.45-3*x);

w=min(10^(-12.84)./p,10.^(13.77-2*x));

e=min(sqrt(1.08*10^(-32)./p.^3),10.^(21.17-3*x));

i=min(sqrt(1.08*10^(-31)./p.^3),10.^(21.85-3*x));

j=a.*(1+10.^(x-8.5));

g=b.*[1+10.^(x-8.44)+10.^(2*x-18.23)+10.^(3*x-32.33)+10.^(4*x-47.72)];

h=c.*[1+10.^(x-2.13)+10.^(2*x-6.83)+10.^(3*x-12.33)];

q=w.*(1+10.^(x-10.7)+10.^(2.*x-18.8)+10.^(3.*x-31.5)+10.^(4.*x-45.8)+2.*10.^(x-11.3).*w+4.*10.^(4.*x-30.4).^(w.^3));

r=e.*(1+10.^(x-9.7));

l=i.*(1+10.^(x-8.8));

y=log10(j);

m=log10(g);

n=log10(h);

o=log10(q)

t=log10(r)

z=log10(l)

plot(x,y,x,m,x,n,x,o,x,t,x,z)其中,x代表pH值;k代表总碳酸[C]的浓度;p代表溶液中CO32-的浓度;a,b,c,w,e,i分别代表[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]的游离金属离子浓度值;j,g,h,q,r,l分别代表[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]溶液中剩余的总浓度;y,m,n,o,t,z则分别代表的是[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]溶液中剩余的总浓度以10为底的对数值。

3.在CO3-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,包括以下步骤:将钕铁硼油泥进行蒸馏预处理后,分别取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=3-7,并加入NaHCO3溶液,将获得的沉淀过滤、洗涤三次、烘干,即获得了可用于制备再生的钕铁硼的产物。

4.按照权利要求3的方法,其特征在于,优选添加NaOH调节pH=6-7。

5.按照权利要求3或4的方法,其特征在于,优选上述每5g钕铁硼油泥对应4mol/L的盐酸75ml、3ml30%.wt的H2O2、1mol/L的NaOH、1mol/L的NaHCO3溶液16ml。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在CO3-OH体系下从钕铁硼油泥中提取钕、镨、镝、钴、铁的方法,属于钕铁硼油泥回收技术领域。 

背景技术

1983年日本与美国科学家几乎同时发现以钕铁硼为基体的(第三代)稀土永磁合金以来,其巨大的磁能积刷新了已有的永磁材料记录,引起了世界永磁材料市场巨大的变化。国内钕铁硼开发非常快,全国近百家企业的年生产能力达将近10万多吨。众所周知,在钕铁硼材料的生产过程中,有许多边角料、残次品和切磨下来的废料,总损耗高达30%以上,因此,加强钕铁硼废料回收的研究与生产,有着重要的现实意义。 

随着从钕铁硼废料中回收稀土的技术日益成熟,越来越多的商家看到了其中的丰厚利润。据资料显示,在浙江和广东一带,大大小小的回收钕铁硼废料的厂家就有几千家。而这其中就有不少没有生产资格的地下黑作坊,他们将获取来的钕铁硼废料,特别是打磨和线切割后的油泥,仅仅是进行粗糙的氧化焙烧,再经过酸溶等流程,从而来提取当中的稀土元素。由于这些商家既没有生产许可,也没有正规生产流程。所以这种方法不仅仅对稀土资源的极大浪费,而且还会对当地的环境形成巨大的污染。 

针对本专利的研究对象钕铁硼油泥,如何从钕铁硼油泥中重新制 备再生的钕铁硼磁粉是本次课题的研究核心。有文献报道,有人就利用Fe-Pr和Fe-Nd相用快速淬火工艺成功制备出磁积能高达40KOe的硬磁相。国内肖耀福和周寿增等人曾经运用还原扩散法成功制取出钕铁硼。该方法通过将NdO粉、Fe粉、Ca粉混合压制成型后,在860℃-1180℃下进行还原扩散,之后再进行成型、烧结,获得了磁能积(BH)max=200-238KJ/m3的NdFeB合金。孙广飞、陈菊芳通过运用还原融合法也制备出了NdFeB合金。还原融合法是通过金属钙还原氯化钕,然后在高温条件下被还原的金属钕与合金元素铁、硼融合而制得NdFeB合金。而Angshuman Pal,Alexander Gabay,George C.Hadjipanayis等人曾经通过将氧化钕粉、铁硼合金、钙粉球磨、热处理的方法制备出NdFeB合金和富钕相,其中NdFeB合金的矫顽力超过12KOe。也有人通过在高能球磨中通过添加表面活性剂成功制备出了NdFeB纳米晶和纳米片。因此,通过机械化学合成这种方法制备NdFeB合金是值得借鉴的。 

本申请人拟采用NdFeB油泥-物理方法分离油泥中固液相-固相酸溶-钕铁共沉淀-高温煅烧-机械化学法合成NdFeB磁粉工艺,和酸溶沉淀法、硫酸复盐沉淀法、全萃取法这些通过分离-提纯的方法相比,直接通过NdFeB油泥-物理方法分离油泥中固液相-固相酸溶-钕铁共沉淀-高温煅烧-机械化学法合成NdFeB磁粉工艺制备出NdFeB合金的方法可以进一步降低成本,减少繁杂的化学过程,节约了人力资源和物力资源,同时也减少了废水废液的排放,并且实现全元素的回收和真正意义上的循环经济。 

钕铁硼油泥中含有钕、镨、镝、钴、铁这五种具备可回收再生产价值的元素,要制备钕铁硼再生磁粉,同时高回收率沉淀出钕、镨、镝、钴、铁成为关键。 

发明内容

在本发明中,将首先通过钕、镨、镝、钴、铁这五种元素通过计算模拟,建立热力学模型,通过热力学模型确定并优化钕、镨、镝、钴、铁同时回收的最佳工艺以及工艺的最佳参数。 

本发明旨在在CO3-OH体系下建立钕、镨、镝、钴、铁五种元素的热力学模型,借鉴模拟的结果确定钕、镨、镝、钴、铁回收的配合-沉淀工艺选择,通过确定的工艺方案同时回收钕、镨、镝、钴、铁这五种元素的化合物,回收产物可用于再生钕铁硼的制备。 

本发明确定在CO3-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,所采用的技术方案是:首先,通过查找各个元素在CO3-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(优选通过MATLAB计算软件);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CO3-OH体系下,确定工艺为:钕铁硼油泥蒸馏、酸溶、氧化、配合沉淀得到产物; 

上述热力学模型(即沉淀平衡后的热力学模型)的建立包括以下步骤:首先,查阅在CO3-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CO3-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*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-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-

=[Fe2+]{1+Kf2h1*[OH-]+Kf2h2*[OH-]2+Kf2h3*[OH-]3 +Kf2h4*[OH-]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-

=[Co2+]{1+Kch1*[OH-]+Kch2*[OH-]2+Kch3*[OH-]3+Kch4*[OH-]4+2*Kch21*[Co2+]*[OH-]+4*Kch44*[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),变换体系中的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-OH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。 

优选:利用MATLAB编程计算模型: 

x=0:0.5:14; 

k=0.1; 

p=k./[1+10.^(10.329-x)+10.^(16.781-2*x)]; 

a=min(sqrt(1.08*10^(-33)./p.^3),10.^(20.5-3*x)); 

b=min(10^(-10.50)./p,10.^(11.69-2*x)); 

c=10.^(3.45-3*x); 

w=min(10^(-12.84)./p,10.^(13.77-2*x)); 

e=min(sqrt(1.08*10^(-32)./p.^3),10.^(21.17-3*x)); 

i=min(sqrt(1.08*10^(-31)./p.^3),10.^(21.85-3*x)); 

j=a.*(1+10.^(x-8.5)); 

g=b.*[1+10.^(x-8.44)+10.^(2*x-18.23)+10.^(3*x-32.33)+10.^(4*x-47.72)]; 

h=c.*[1+10.^(x-2.13)+10.^(2*x-6.83)+10.^(3*x-12.33)]; 

q=w.*(1+10.^(x-10.7)+10.^(2.*x-18.8)+10.^(3.*x-31.5)+10.^(4.*x-45.8)+2.*10.^(x-11.3).*w+4.*10.^(4.*x-30.4).^(w.^3)); 

r=e.*(1+10.^(x-9.7)); 

l=i.*(1+10.^(x-8.8)); 

y=log10(j); 

m=log10(g); 

n=log10(h); 

o=log10(q) 

t=log10(r) 

z=log10(l) 

plot(x,y,x,m,x,n,x,o,x,t,x,z) 

其中,x代表pH值;k代表总碳酸[C]的浓度;p代表溶液中CO32-的浓度;a,b,c,w,e,i分别代表[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]的游离金属离子浓度值;j,g,h,q,r,l分别代表[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]溶液中剩余的总浓度;y,m,n,o,t,z则分别代表的 是[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]溶液中剩余的总浓度以10为底的对数值。 

在CO3-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,包括以下步骤:将钕铁硼油泥进行蒸馏预处理后,分别取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=3-7,并加入NaHCO3溶液,将获得的沉淀过滤、洗涤三次、烘干,即获得了可用于制备再生的钕铁硼的产物,优选添加NaOH调节pH=6-7。 

优选上述每5g钕铁硼油泥对应4mol/L的盐酸75ml、3ml30%.wt的H2O2、1mol/L的NaOH、1mol/L的NaHCO3溶液16ml。 

如图1所示。根据图1,可以认为应尽量选择3价铁离子,最佳沉淀钕、镨、镝、钴、铁的pH范围应该在3~7内,并且可以通过一步工艺获得钕、镨、镝、钴、铁配合沉淀产物。 

在CO3-OH体系下,回收钕、镨、镝、钴、铁的pH值的范围为:6~7时,钕的回收率>=98%;镨的回收率>=99%;钴的回收率>=89%;镝的回收率>=99%;铁的回收率>=99%。 

本发明的有益效果在于: 

(1)克服了同时回收钕、镨、镝、钴、铁五种元素的前期复杂探索,提供了一种简便的模拟方法。 

(2)使钕铁硼油泥中有价元素都得到了较好的回收,减少了元素的浪费;通过一次工艺回收,使回收多种元素需要多次工艺的现状 得到改观,操作简单,方法可行。 

附图说明

图1CO3-OH体系中钕、铁、钴、镨、镝浓度受pH值变化的影响; 

图2CO3-OH体系中钕、铁、钴、镨、镝的回收率随pH值的变化。 

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行进一步说明,单本发明并不限于以下 

实施例。 

实施例1 

表1“CO3-OH”体系中涉及到的主要化学反应及平衡常数 

NO. Reactions logK NO. Reactions logK 1 H2O=H++OHlogKw=-14 16 Nd+OH=Nd(OH)2+logKnh=5.5 2 Co2++OH=Co(OH)+logKch1=3.3 17 Pr+OH=Pr(OH)2+logKpH=4.3 3 Co2++2OH=Co(OH)20logKch2=9.2 18 Dy+OH=Dy(OH)2+logKdh=5.2 4 Co2++3OH=Co(OH)3logKch3=10.5 19 Co(OH)2(s)=Co2++2OHlogKspch=-14.23 5 Co2++4OH=Co(OH)42-logKch4=10.2 20 Fe(OH)2(s)=Fe2++2OHlogKspf2h=-16.31 6 2Co2++OH=Co2(OH)3+logKch21=2.7 21 Fe(OH)3(s)=Fe3++3OHlogKspf3h=-38.55 7 4Co2++4OH=Co4(OH)44+logKch44=25.6 22 Nd(OH)3(s)=Nd3++3OHlogKspnh=-21.49 8 Fe2++OH=Fe(OH)+logKf2h1=5.56 23 Pr(OH)3(s)=Pr3++3OHlogKsppH=-21.17 9 Fe2++2OH=Fe(OH)20logKf2h2=9.77 24 Dy(OH)3(s)=Dy3++3OHlogKspdh=-21.85 10 Fe2++3OH=Fe(OH)3logKf2h3=9.67 25 H2CO3=H++HCO3logKac1=-6.352 11 Fe2++4OH-=Fe(OH)42-logKf2h4=18.58 26 HCO3=H++CO32—logKac2=-10.329 12 Fe3++OH=Fe(OH)2+logKf3h1=11.87 27 CoCO3(s)=Co2++CO32—logKspcc=-12.84 13 Fe3++2OH=Fe(OH)2+logKf3h2=21.17 28 FeCO3(s)=Fe2++CO32—logKspf2c=-12.84

[0073] 

14 Fe3++3OH=Fe(OH)20logKf3h3=29.67 29 NdCO3(s)=Nd2++CO32—logKspnc=-32.97 15 PrCO3(s)=Pr2++CO32—logKsppc=-27.7 30 DyCO3(s)=Dy2++CO32—logKspdc=-28.1

在理论部分:首先,查阅在CO3-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,如表1所示。通过化学平衡、质量平衡、电荷守恒建立在CO3-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*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-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-

=[Fe2+]{1+Kf2h1*[OH-]+Kf2h2*[OH-]2+Kf2h3*[OH-]3+Kf2h4*[OH-]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-

=[Co2+]{1+Kch1*[OH-]+Kch2*[OH-]2+Kch3*[OH-]3+Kch4*[OH-]4+2*Kch21*[Co2+]*[OH-]+4*Kch44*[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), 

可利用MATLAB编程: 

x=0:0.5:14; 

k=0.1; 

p=k./[1+10.^(10.329-x)+10.^(16.781-2*x)]; 

a=min(sqrt(1.08*10^(-33)./p.^3),10.^(20.5-3*x)); 

b=min(10^(-10.50)./p,10.^(11.69-2*x)); 

c=10.^(3.45-3*x); 

w=min(10^(-12.84)./p,10.^(13.77-2*x)); 

e=min(sqrt(1.08*10^(-32)./p.^3),10.^(21.17-3*x)); 

i=min(sqrt(1.08*10^(-31)./p.^3),10.^(21.85-3*x)); 

j=a.*(1+10.^(x-8.5)); 

g=b.*[1+10.^(x-8.44)+10.^(2*x-18.23)+10.^(3*x-32.33)+10.^(4*x-47.72)]; 

h=c.*[1+10.^(x-2.13)+10.^(2*x-6.83)+10.^(3*x-12.33)]; 

q=w.*(1+10.^(x-10.7)+10.^(2.*x-18.8)+10.^(3.*x-31.5)+10.^(4.*x-45.8)+2.*10.^(x-11.3).*w+4.*10.^(4.*x-30.4).^(w.^3)); 

r=e.*(1+10.^(x-9.7)); 

l=i.*(1+10.^(x-8.8)); 

y=log10(j); 

m=log10(g); 

n=log10(h); 

o=log10(q) 

t=log10(r) 

z=log10(l) 

plot(x,y,x,m,x,n,x,o,x,t,x,z) 

其中,x代表pH值;k代表总碳酸[C]的浓度;p代表溶液中CO32-的浓度;a,b,c,w,e,i分别代表[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、 [Pr]的游离金属离子浓度值;j,g,h,q,r,l分别代表[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]溶液中剩余的总浓度;y,m,n,o,t,z则分别代表的是[Nd]、[Fe2]、[Fe3]、[Co]、[Dy]、[Pr]溶液中剩余的总浓度以10为底的对数值。变换体系中的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-OH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。 

如图1所示。根据图1,可以认为应尽量选择3价铁离子,最佳沉淀钕、镨、镝、钴、铁的pH范围应该在3~7内,并且可以通过一步工艺获得钕、镨、镝、钴、铁配合沉淀产物。 

在实验部分:取五份分别为5g的钕铁硼油泥进行蒸馏预处理后,分别取4mol/L的盐酸75ml将预处理后的钕铁硼油泥溶解并过滤,加入3ml含量为30%.wt的H2O2,搅拌充分氧化后,添加1mol/L的NaOH调节pH=3,并加入1mol/L的NaHCO3溶液16ml,将获得的沉淀过滤、洗涤三次、烘干,即获得了可用于制备再生的钕铁硼的产物。取上清液进行ICP-OES测试,获得的结果如图2所示:钕的回收率为:18%;铁的回收率为:98%;钴的回收率为:26%;镨的回收率为:29%;镝的回收率为:95%。 

实施例2 

表1“CO3-OH”体系中涉及到的主要化学反应及平衡常数 

NO. Reactions logK NO. Reactions logK 1 H2O=H++OHlogKw=-14 15 Nd+OH=Nd(OH)2+logKnh=5.5 2 Co2++OH=Co(OH)+logKch1=3.3 16 一种在CO-OH体系下从钕铁硼油泥中同时回收钕、镨、镝、钴、铁的方法专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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