一種處理釤鈷合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中濕法冶金過程，特別是一種處理釤鈷合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釤鈷合金屬于稀土材料中的一種，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、醫(yī)藥、國防等領(lǐng)域。釤鈷合金除含有釤和鈷外，還可能含有少量鎳、銅等有價金屬。由于釤和鈷在我國的儲量較少，屬于稀缺型戰(zhàn)略資源，因此進行釤鈷合金中釤、鈷等的分離和回收具有重要的實際意義。
[0003]目前，釤鈷合金的傳統(tǒng)處理方法是將磨細的釤鈷合金進行氧化焙燒后浸出或者采用酸性體系直接浸出。所采用的酸性體系通常是高濃度的硫酸或鹽酸溶液，從而保證該合金中的釤能夠以較高的浸出率進入浸出液中。進入溶液中的釤、鈷等后續(xù)分離和回收一般是選擇采用化學沉淀法或萃取法進行?；瘜W沉淀法所采用的沉淀劑主要包括氨水、氫氧化鈉、硫酸鈉、硫酸銨、碳酸鈉、碳酸銨、乙二酸鹽、草酸或草酸鹽等(吳文遠，邊雪.稀土冶金技術(shù).北京，科學技術(shù)出版社，2012.)，溶液中的氯化釤或硫酸釤經(jīng)沉淀后，直接進行焙燒處理或采用氨水轉(zhuǎn)化、鹽酸溶解、草酸銨沉淀后進行焙燒產(chǎn)出氧化釤產(chǎn)品，分釤濾液進一步氧化中和除鐵，含鈷濾液則進行沉淀、干燥、灼燒產(chǎn)出氧化鈷產(chǎn)品(沈曉東，侯永根.磁性廢料的利用.江蘇化工，2003，31 (3):45~47 ;王晶晶，許濤，馬瑩，張弓，王東杰.一種釤鈷磁性廢料的回收利用方法.申請?zhí)?01310475027.1,申請日:2013年10月12日.)。盡管化學沉淀法工藝流程簡單、生成成本低，然而由于上一步所采取的浸出工序通常是將釤留在浸出液中，因此大量的釤在沉淀時容易夾雜鐵、鈷等其它有價金屬，導致產(chǎn)品質(zhì)量較差。萃取法則是選擇D2EHPA等萃取劑將釤萃入有機相，從而將釤和鈷分離(越村英雄，李慶新.從釤鈷合金廢料中回收釤，濕法冶金，1990，(3):59~67.)。萃取法釤和鈷分離一般較徹底，但存在試劑成本高、生產(chǎn)投資大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服釤鈷合金傳統(tǒng)處理方法的不足，本發(fā)明提供一種能有效處理釤鈷的濕法冶金方法。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:將磨細后的釤鈷合金在一定濃度的硫酸體系下進行浸出，鈷和少量釤進入溶液，實現(xiàn)鈷與大部分釤的分離；進入溶液中的這部分釤經(jīng)調(diào)節(jié)pH沉淀，然后與保留在浸出渣中的大部分釤混合，經(jīng)碳酸鈉轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)鹽酸溶解、草酸沉淀后直接焙燒制備氧化釤產(chǎn)品；沉釤后液則經(jīng)進一步凈化后，可送去制備硫酸鉆廣品。
[0006]具體的工藝過程與技術(shù)參數(shù)如下:
I硫酸浸出
首先配置硫酸濃度為4~6mol/L的溶液，然后將磨細成粒徑為0.074-0.25mm的釤鈷合金粉末加入溶液中，控制浸出液固比(液體體積L與固體重量Kg之比)為5~8:1、浸出溫度為75~95°C，反應(yīng)l~3h后過濾，得到含釤浸出渣和含鈷浸出液。
[0007]2調(diào)pH沉釤
將氫氧化鈉緩慢加入含鈷浸出液中，并同時以0.2~lL/min的流量向溶液中通入氮氣，調(diào)節(jié)溶液PH值為1~3，反應(yīng)0.5~2h后過濾，得到含釤沉淀和沉釤后液。
[0008]3氧化釤制備
將含釤沉淀和含釤浸出渣加入濃度為2~4mol/L的碳酸鈉溶液中進行轉(zhuǎn)化，控制液固比為2~4:1 (液體體積L與固體重量Kg之比)和反應(yīng)時間為l~3h ;轉(zhuǎn)化完成后，將轉(zhuǎn)化后沉淀加入鹽酸溶液中，控制鹽酸濃度為3~6mol/L、液固比為(液體體積L與固體重量Kg之比)為4~6:1、浸出溫度為25~90°C，反應(yīng)l~3h后過濾，得到氯化釤浸出液；向氯化釤浸出液加入草酸，產(chǎn)出草酸釤沉淀，經(jīng)焙燒即可制得氧化釤產(chǎn)品。
[0009]本發(fā)明適合于處理含釤和鈷的合金，其成份質(zhì)量百分比為:Sm 18.0-40.0, Co28.0?65.00
[0010]本發(fā)明與傳統(tǒng)的釤鈷合金處理流程比較，有以下優(yōu)點:1、通過控制硫酸濃度和溫度，可大大降低釤的浸出率，初步實現(xiàn)釤與鈷的分離，有利于后續(xù)的沉釤工序；2、含釤沉淀和含釤浸出渣經(jīng)碳酸鈉轉(zhuǎn)化，避免了硫酸釤及其復鹽的夾雜，有利于降低后續(xù)焙燒制備氧化釤的溫度；3、氮氣氣氛保護可抑制反應(yīng)過程中鈷的氧化，從而確保釤鈷合金中99.5%以上的鈷不會氧化水解進入含釤沉淀中；4、本發(fā)明在分離釤鈷合金中釤、鈷的同時，可制備氧化釤和硫酸鈷等深加工產(chǎn)品，具有良好的經(jīng)濟效益；5、本發(fā)明操作簡單，環(huán)境較友好。
【附圖說明】
[0011]圖1:本發(fā)明工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:
釤鈷合金成分以質(zhì)量百分比計為(％):Sm 31.71, Co 61.81。分析純硫酸，其中H2SO4^量彡98.0% ;分析純鹽酸，其中HCl含量多36.0% ;分析純氫氧化鈉，其中NaOH含量多96.0% ；分析純碳酸鈉，其中Na2CO3含量多99.8% ;工業(yè)級氮氣，其中N 2含量多99.5% ;分析純草酸，其中 H2C2O4.2H20 彡 99.5%ο
[0013]配置硫酸濃度為4mol/L的溶液1L，然后將磨細成粒徑為0.074mm的釤鈷合金粉末200g加入溶液中，在溫度為80°C下反應(yīng)2h后過濾并洗滌，得到含釤浸出渣140.02g，其成分為(％):Sm 38.74 ;合并洗水得到含鈷浸出液1090 mL，其成分為(g/L):Sm 8.42, Co 113.02。
[0014]將氫氧化鈉緩慢加入含鈷浸出液中，并以0.8L/min的流量向該浸出液中通入氮氣，調(diào)節(jié)溶液pH值為2.2，反應(yīng)2h后過濾，得到含釤沉淀16.82g，其成分為(％):Sm 54.56，Co 0.18 ;得到沉釤后液1035ml，其中鈷含量為118.96g/L。
[0015]將含釤沉淀和含釤浸出渣加入碳酸鈉濃度為3mol/L的450ml溶液中進行轉(zhuǎn)化，反應(yīng)2h后得到轉(zhuǎn)化后沉淀104.96g和轉(zhuǎn)化后濾液438mL ;轉(zhuǎn)化完成后，將轉(zhuǎn)化后沉淀加入500ml鹽酸濃度為5mol/L的溶液中，在溫度為80°C條件下反應(yīng)3h后過濾，得到氯化釤浸出液485ml ;向氯化釤浸出液加入草酸，產(chǎn)出草酸釤水合沉淀155.24g，其釤含量為40.36%，釤回收率為98.79%，經(jīng)焙燒即可制得氧化釤產(chǎn)品。
[0016]沉釤后液則經(jīng)進一步凈化除去其它雜質(zhì)元素后，可制備硫酸鈷等產(chǎn)品。
[0017]實施例2:
釤鈷合金成分以質(zhì)量百分比計為(％):Sm 35.62，Co 56.74。分析純硫酸，其中H2SO4^量彡98.0% ;分析純鹽酸，其中HCl含量多36.0% ;分析純氫氧化鈉，其中NaOH含量多96.0% ；分析純碳酸鈉，其中Na2CO3含量多99.8% ;工業(yè)級氮氣，其中N 2含量多99.5% ;分析純草酸，其中 H2C2O4.2H20 彡 99.5%ο
[0018]配置硫酸濃度為5.76mol/L的溶液1L，然后將磨細成粒徑為0.20mm的釤鈷合金粉末200g加入溶液中，在溫度為90°C下反應(yīng)2h后過濾并洗滌，得到含釤浸出渣136.14g，其成分為(％):Sm 45.42 ;合并洗水得到含鈷浸出液1085 mL，其成分為(g/L):Sm 8.66，Co104.25。
[0019]將氫氧化鈉緩慢加入含鈷浸出液中，并以0.2L/min的流量向該浸出液中通入氮氣，調(diào)節(jié)溶液pH值為2.8，反應(yīng)Ih后過濾，得到含釤沉淀18.15g，其成分為(％):Sm 51.74，Co 0.45 ;得到沉釤后液1015ml，其中鈷含量為111.32g/L。
[0020]將含釤沉淀和含釤浸出渣加入碳酸鈉濃度為3mol/L的500ml溶液中進行轉(zhuǎn)化，反應(yīng)2h后得到轉(zhuǎn)化后沉淀118.20g和轉(zhuǎn)化后濾液483mL ;轉(zhuǎn)化完成后，將轉(zhuǎn)化后沉淀加入550ml鹽酸濃度為3mol/L的溶液中，在溫度為60°C條件下反應(yīng)3h后過濾，得到氯化釤浸出液538ml ;向氯化釤浸出液加入草酸，產(chǎn)出草酸釤水合沉淀172.85g，其釤含量為40.37%，釤回收率為97.95%，經(jīng)焙燒即可制得氧化釤產(chǎn)品。
[0021]沉釤后液則經(jīng)進一步凈化除去其它雜質(zhì)元素后，可制備硫酸鈷等產(chǎn)品。
【主權(quán)項】
1.一種處理釤鈷合金的方法，其特征在于包括以下步驟: 硫酸浸出: 首先配置硫酸濃度為4~6mol/L的溶液，然后將磨細成粒徑為0.074-0.25mm的釤鈷合金粉末加入溶液中，控制浸出液固比，液體體積L與固體重量Kg之比為5~8:1、浸出溫度為75~95°C，反應(yīng)l~3h后過濾，得到含釤浸出渣和含鈷浸出液； 調(diào)PH沉釤: 將氫氧化鈉緩慢加入含鈷浸出液中，并同時以0.2~lL/min的流量向溶液中通入氮氣，調(diào)節(jié)溶液PH值為1~3，反應(yīng)0.5~2h后過濾，得到含釤沉淀和沉釤后液； 氧化釤制備: 將含釤沉淀和含釤浸出渣加入濃度為2~4mol/L的碳酸鈉溶液中進行轉(zhuǎn)化，控制液固比為2~4:1和反應(yīng)時間為l~3h，所述的液固比是液體體積L與固體重量Kg之比；轉(zhuǎn)化完成后，將轉(zhuǎn)化后沉淀加入鹽酸溶液中，控制鹽酸濃度為3~6mol/L、，液體體積L與固體重量Kg比為4~6:1的液固比、浸出溫度為25~90°C，反應(yīng)l~3h后過濾，得到氯化釤浸出液；向氯化釤浸出液加入草酸，產(chǎn)出草酸釤沉淀，經(jīng)焙燒即制得氧化釤產(chǎn)品。2.如權(quán)利要求1所述的處理釤鈷合金的方法，其特征在于:所述的釤鈷合金的質(zhì)量百分比為:Sm 18.0-40.0，Co 28.0-65.0。
【專利摘要】一種處理釤鈷合金的方法，先將磨細后的釤鈷合金在4~6mol/L的硫酸體系下進行浸出，鈷和少量釤進入溶液，實現(xiàn)鈷與大部分釤的分離；進入溶液中的釤經(jīng)調(diào)節(jié)pH沉淀與保留在浸出渣中的大部分釤混合，經(jīng)碳酸鈉轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)鹽酸溶解、草酸沉淀后直接焙燒制備氧化釤產(chǎn)品。本發(fā)明通過控制硫酸濃度和溫度，大大降低釤的浸出率，初步實現(xiàn)釤與鈷的分離，有利于后續(xù)的沉釤工序；含釤沉淀和含釤浸出渣經(jīng)碳酸鈉轉(zhuǎn)化，避免了硫酸釤及其復鹽的夾雜，有利于降低后續(xù)焙燒制備氧化釤的溫度；氮氣氣氛保護可抑制反應(yīng)過程中鈷的氧化，從而確保合金中99.5%以上的鈷不會氧化水解進入含釤沉淀中。
【IPC分類】C22B7/00, C22B23/00, C22B59/00
【公開號】CN104928479
【申請?zhí)枴緾N201510393215
【發(fā)明人】張杜超, 王安, 張新望, 肖慶凱, 楊天足, 劉偉鋒, 陳霖
【申請人】中南大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月7日