CN104928479A - 一种处理钐钴合金的方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理钐钴合金的方法，先将磨细后的钐钴合金在4~6mol/L的硫酸体系下进行浸出，钴和少量钐进入溶液，实现钴与大部分钐的分离；进入溶液中的钐经调节pH沉淀与保留在浸出渣中的大部分钐混合，经碳酸钠转化后，再经盐酸溶解、草酸沉淀后直接焙烧制备氧化钐产品。本发明通过控制硫酸浓度和温度，大大降低钐的浸出率，初步实现钐与钴的分离，有利于后续的沉钐工序；含钐沉淀和含钐浸出渣经碳酸钠转化，避免了硫酸钐及其复盐的夹杂，有利于降低后续焙烧制备氧化钐的温度；氮气气氛保护可抑制反应过程中钴的氧化，从而确保合金中99.5%以上的钴不会氧化水解进入含钐沉淀中。

Description

一种处理钐钴合金的方法
技术领域
本发明涉及冶金领域中湿法冶金过程，特别是一种处理钐钴合金的方法。
背景技术
钐钴合金属于稀土材料中的一种，广泛应用于电子工业、医药、国防等领域。钐钴合金除含有钐和钴外，还可能含有少量镍、铜等有价金属。由于钐和钴在我国的储量较少，属于稀缺型战略资源，因此进行钐钴合金中钐、钴等的分离和回收具有重要的实际意义。
目前，钐钴合金的传统处理方法是将磨细的钐钴合金进行氧化焙烧后浸出或者采用酸性体系直接浸出。所采用的酸性体系通常是高浓度的硫酸或盐酸溶液，从而保证该合金中的钐能够以较高的浸出率进入浸出液中。进入溶液中的钐、钴等后续分离和回收一般是选择采用化学沉淀法或萃取法进行。化学沉淀法所采用的沉淀剂主要包括氨水、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸铵、碳酸钠、碳酸铵、乙二酸盐、草酸或草酸盐等（吴文远, 边雪. 稀土冶金技术. 北京, 科学技术出版社, 2012.），溶液中的氯化钐或硫酸钐经沉淀后，直接进行焙烧处理或采用氨水转化、盐酸溶解、草酸铵沉淀后进行焙烧产出氧化钐产品，分钐滤液进一步氧化中和除铁，含钴滤液则进行沉淀、干燥、灼烧产出氧化钴产品（沈晓东,侯永根.磁性废料的利用.江苏化工，2003，31(3)：45~47；王晶晶, 许涛, 马莹, 张弓, 王东杰. 一种钐钴磁性废料的回收利用方法. 申请号201310475027.1, 申请日：2013年10月12日.）。尽管化学沉淀法工艺流程简单、生成成本低，然而由于上一步所采取的浸出工序通常是将钐留在浸出液中，因此大量的钐在沉淀时容易夹杂铁、钴等其它有价金属，导致产品质量较差。萃取法则是选择D2EHPA等萃取剂将钐萃入有机相，从而将钐和钴分离（越村英雄, 李庆新. 从钐钴合金废料中回收钐, 湿法冶金, 1990, (3):59~67.）。萃取法钐和钴分离一般较彻底，但存在试剂成本高、生产投资大等问题。
发明内容
为了克服钐钴合金传统处理方法的不足，本发明提供一种能有效处理钐钴的湿法冶金方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将磨细后的钐钴合金在一定浓度的硫酸体系下进行浸出，钴和少量钐进入溶液，实现钴与大部分钐的分离；进入溶液中的这部分钐经调节pH沉淀，然后与保留在浸出渣中的大部分钐混合，经碳酸钠转化后，再经盐酸溶解、草酸沉淀后直接焙烧制备氧化钐产品；沉钐后液则经进一步净化后，可送去制备硫酸钴产品。
具体的工艺过程与技术参数如下：
1硫酸浸出
首先配置硫酸浓度为4~6mol/L的溶液，然后将磨细成粒径为0.074~0.25mm的钐钴合金粉末加入溶液中，控制浸出液固比（液体体积L与固体重量Kg之比）为5~8:1、浸出温度为75~95℃，反应1~3h后过滤，得到含钐浸出渣和含钴浸出液。
2调pH沉钐
将氢氧化钠缓慢加入含钴浸出液中，并同时以0.2~1L/min的流量向溶液中通入氮气，调节溶液pH值为1~3，反应0.5~2h后过滤，得到含钐沉淀和沉钐后液。
3氧化钐制备
将含钐沉淀和含钐浸出渣加入浓度为2~4mol/L的碳酸钠溶液中进行转化，控制液固比为2~4:1（液体体积L与固体重量Kg之比）和反应时间为1~3h；转化完成后，将转化后沉淀加入盐酸溶液中，控制盐酸浓度为3~6mol/L、液固比为（液体体积L与固体重量Kg之比）为4~6:1、浸出温度为25~90℃，反应1~3h后过滤，得到氯化钐浸出液；向氯化钐浸出液加入草酸，产出草酸钐沉淀，经焙烧即可制得氧化钐产品。
本发明适合于处理含钐和钴的合金，其成份质量百分比为：Sm 18.0~40.0，Co 28.0~65.0。
本发明与传统的钐钴合金处理流程比较，有以下优点：1、通过控制硫酸浓度和温度，可大大降低钐的浸出率，初步实现钐与钴的分离，有利于后续的沉钐工序；2、含钐沉淀和含钐浸出渣经碳酸钠转化，避免了硫酸钐及其复盐的夹杂，有利于降低后续焙烧制备氧化钐的温度；3、氮气气氛保护可抑制反应过程中钴的氧化，从而确保钐钴合金中99.5%以上的钴不会氧化水解进入含钐沉淀中；4、本发明在分离钐钴合金中钐、钴的同时，可制备氧化钐和硫酸钴等深加工产品，具有良好的经济效益；5、本发明操作简单，环境较友好。
附图说明
图1：本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
钐钴合金成分以质量百分比计为（%）：Sm 31.71，Co 61.81。分析纯硫酸，其中H2SO4含量≥98.0%；分析纯盐酸，其中HCl含量≥36.0%；分析纯氢氧化钠，其中NaOH含量≥96.0%；分析纯碳酸钠，其中Na2CO3含量≥99.8%；工业级氮气，其中N2含量≥99.5%；分析纯草酸，其中H2C2O4·2H2O≥99.5%。
配置硫酸浓度为4mol/L的溶液1L，然后将磨细成粒径为0.074mm的钐钴合金粉末200g加入溶液中，在温度为80℃下反应2h后过滤并洗涤，得到含钐浸出渣140.02g，其成分为（%）：Sm 38.74；合并洗水得到含钴浸出液1090 mL，其成分为（g/L）：Sm 8.42，Co 113.02。
将氢氧化钠缓慢加入含钴浸出液中，并以0.8L/min的流量向该浸出液中通入氮气，调节溶液pH值为2.2，反应2h后过滤，得到含钐沉淀16.82g，其成分为（%）：Sm 54.56，Co 0.18；得到沉钐后液1035ml，其中钴含量为118.96g/L。
将含钐沉淀和含钐浸出渣加入碳酸钠浓度为3mol/L的450ml溶液中进行转化，反应2h后得到转化后沉淀104.96g和转化后滤液438mL；转化完成后，将转化后沉淀加入500ml盐酸浓度为5mol/L的溶液中，在温度为80℃条件下反应3h后过滤，得到氯化钐浸出液485ml；向氯化钐浸出液加入草酸，产出草酸钐水合沉淀155.24g，其钐含量为40.36%，钐回收率为98.79%，经焙烧即可制得氧化钐产品。
沉钐后液则经进一步净化除去其它杂质元素后，可制备硫酸钴等产品。
实施例2：
钐钴合金成分以质量百分比计为（%）：Sm 35.62，Co 56.74。分析纯硫酸，其中H2SO4含量≥98.0%；分析纯盐酸，其中HCl含量≥36.0%；分析纯氢氧化钠，其中NaOH含量≥96.0%；分析纯碳酸钠，其中Na2CO3含量≥99.8%；工业级氮气，其中N2含量≥99.5%；分析纯草酸，其中H2C2O4·2H2O≥99.5%。
配置硫酸浓度为5.76mol/L的溶液1L，然后将磨细成粒径为0.20mm的钐钴合金粉末200g加入溶液中，在温度为90℃下反应2h后过滤并洗涤，得到含钐浸出渣136.14g，其成分为（%）：Sm 45.42；合并洗水得到含钴浸出液1085 mL，其成分为（g/L）：Sm 8.66，Co 104.25。
将氢氧化钠缓慢加入含钴浸出液中，并以0.2L/min的流量向该浸出液中通入氮气，调节溶液pH值为2.8，反应1h后过滤，得到含钐沉淀18.15g，其成分为（%）：Sm 51.74，Co 0.45；得到沉钐后液1015ml，其中钴含量为111.32g/L。
将含钐沉淀和含钐浸出渣加入碳酸钠浓度为3mol/L的500ml溶液中进行转化，反应2h后得到转化后沉淀118.20g和转化后滤液483mL；转化完成后，将转化后沉淀加入550ml盐酸浓度为3mol/L的溶液中，在温度为60℃条件下反应3h后过滤，得到氯化钐浸出液538ml；向氯化钐浸出液加入草酸，产出草酸钐水合沉淀172.85g，其钐含量为40.37%，钐回收率为97.95%，经焙烧即可制得氧化钐产品。
沉钐后液则经进一步净化除去其它杂质元素后，可制备硫酸钴等产品。

Claims (2)

1.一种处理钐钴合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
硫酸浸出：
首先配置硫酸浓度为4~6mol/L的溶液，然后将磨细成粒径为0.074~0.25mm的钐钴合金粉末加入溶液中，控制浸出液固比，液体体积L与固体重量Kg之比为5~8:1、浸出温度为75~95℃，反应1~3h后过滤，得到含钐浸出渣和含钴浸出液；
调pH沉钐：
将氢氧化钠缓慢加入含钴浸出液中，并同时以0.2~1L/min的流量向溶液中通入氮气，调节溶液pH值为1~3，反应0.5~2h后过滤，得到含钐沉淀和沉钐后液；
氧化钐制备：
将含钐沉淀和含钐浸出渣加入浓度为2~4mol/L的碳酸钠溶液中进行转化，控制液固比为2~4:1和反应时间为1~3h，所述的液固比是液体体积L与固体重量Kg之比；转化完成后，将转化后沉淀加入盐酸溶液中，控制盐酸浓度为3~6mol/L、，液体体积L与固体重量Kg比为4~6:1的液固比、浸出温度为25~90℃，反应1~3h后过滤，得到氯化钐浸出液；向氯化钐浸出液加入草酸，产出草酸钐沉淀，经焙烧即制得氧化钐产品。
2.如权利要求1所述的处理钐钴合金的方法，其特征在于：所述的钐钴合金的质量百分比为：Sm 18.0~40.0，Co 28.0~65.0。
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