一种常温湿法超声-臭氧氧化从钕铁硼油泥废料中去除铁和有机物的方法技术

一种常温湿法超声‑臭氧氧化从钕铁硼油泥废料中去除铁和有机物的方法，涉及金属提取方法。包括酸溶解、超声‑O3氧化、中和除杂及沉淀除铁步骤。本发明专利技术产生超高温和超髙压，可氧化油泥中难降解有机物，提高了有机物去除效率，反应时间短，不会对空气造成二次污染，有利于提高所回收稀土元素的纯度。

A method of removing iron and organic matter from neodymium iron boron oil sludge by normal temperature wet ultrasonic ozonation

A method for removing iron and organic matter from Nd-Fe-B sludge waste by normal temperature wet ultrasonic ozonation relates to a metal extraction method. It includes acid dissolution, ultrasonic O3 oxidation, neutralization and impurity removal and iron removal by precipitation. The invention produces ultra-high temperature and ultra-high pressure, oxidizes refractory organic matter in oily sludge, improves the removal efficiency of organic matter, shortens the reaction time, does not cause secondary pollution to the air, and is beneficial to improving the purity of the recovered rare earth elements.

【技术实现步骤摘要】
一种常温湿法超声-臭氧氧化从钕铁硼油泥废料中去除铁和有机物的方法
本专利技术属于资源回收
，具体涉及一种金属提取方法。
技术介绍
钕铁硼是重要的战略资源，因其优异稳定的磁性能，在国防及民用高
得以广泛的应用。钕铁硼永磁体的发现正处于电子产品、家电产品自动化和微型化发展的重要时期，它在保证各种性能稳定的同时，大大地缩小了产品的尺寸。现在，烧结钕铁硼永磁材料已成为十分重要的基础功能材料，正大力推动各行业技术的提高。烧结钕铁硼磁体在磨削和线切割过程中产生的油泥废料，是钕铁硼粉末和切割液混和在一起形成的废料。2010年我国钕铁硼产量已超过世界产量的80％，烧结钕铁硼产量近年来以35％增长。但在钕铁硼生产过程中会产生约占原料重量40％的废料。其中因切割、打磨而产生的油泥、磨屑、锯末、边角料等废料一般高达30％。而钕铁硼油泥是在磨削和线切割过程中产生的钕铁硼粉末和切割液(成分以有机物和水为主)混和在一起形成的废料。由于油泥中的钕铁硼粉末颗粒细小，且与切割液混合在一起，给回收其中稀土元素带来极大困难。近年来，采用焙烧+湿法冶金工艺回收油泥废料已逐步产业化。采用焙烧(包括高温灼烧和150℃左右烘干)的方法可以去除油泥中的有机成分，并将废料中的大部分单质Fe和稀土元素氧化为氧化铁(Fe2O3)和氧化稀土，然后采用酸溶沉淀法、硫酸复盐沉淀法、盐酸优溶-萃取法等湿法冶金工艺，将稀土元素分离出来。焙烧法最主要的优点是工艺简单、成本低。但该方法的缺点是焙烧过程中产生大量的废气，并且由于有机物氧化不完全，废气中含有大量有毒、有害成分，易对空气造成较为严重的二次污染。随着人们对空气质量关注度的日益提高，及新《中华人民共和国大气污染防治法》(2015年8月第二次修订)的施行，废气治理的难度和成本都显著提高。并且，随着经济、社会的发展和国家对生态文明建设的高度重视，废气排放和治理要付出的环境成本将持续提高，这将使许多以油泥为原料的稀土回收生产企业陷入困境。考虑到烧结钕铁硼油泥每年2-3万吨的巨大体量，当前亟需开发出针对钕铁硼油泥废料的清洁生产技术，在实现稀土资源回收利用的同时，避免对环境造成二次污染，以满足国家日益严格的环境标准的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种常温湿法超声-臭氧氧化从钕铁硼油泥废料中去除铁和有机物的方法。本专利技术解决的技术问题的方案包括以下步骤：(1)酸溶解：在搅拌条件下，将钕铁硼油泥与酸混合、溶解，用水稀释控制溶液pH为4.0-4.5，稀土元素浓度为15-20g/L，所述酸溶液推荐使用浓盐酸；(2)超声-O3氧化：将溶解后所获得的料液加入装有曝气装置的容器内，打开臭氧发生器，控制臭氧曝气量为10～15g/h·L(即每升料液每小时10～15克臭氧)向溶液中通入O3进行曝气氧化，同时开启超声装置，控制超声频率为40kHz，反应30-40min，氧化过程中监控pH波动，使用碱液调节pH，控制pH在4.8-5.3之间；15-25min后停止加碱，继续氧化20-40min，所述碱液推荐使用氨水或氢氧化钠溶液；所述臭氧发生器推荐使用空气源臭氧发生器；氧化过程中，一方面可将溶液中Fe2+氧化为三价铁，另一方面可氧化去除溶液中有机物；(3)中和除杂：加入碱液调节pH为3.5-4.0，溶液成为悬浊液及沉渣混合体，使溶液中三价铁离子Fe3+形成沉淀，所述碱液推荐使用氨水(NH4·H2O)或氢氧化钠(NaOH)溶液；(4)沉淀除铁：处理后的悬浊液在沉淀池中固液分离，上清液排出，沉淀经过滤得滤液和滤渣，用适量纯水洗涤滤渣，洗涤液、滤液与上清液合并，用于稀土元素的萃取和分离，滤渣主要成分为氢氧化铁(Fe(OH)3)。本专利技术的有益效果在于：1、超声能够产生空化泡，产生超高温和超髙压，在局部髙温高压环境下，水被分解产生H和·OH自由基，处于空化泡边缘的有机物在超高温和超髙压作用下发生分解。而溶液中空气和臭氧也可发生自由基裂解反应产生·OH和·O等自由基，和溶液中Fe2+一起形成芬顿(Fenton)氧化体系，进一步引发有机分子的断链、自由基的转移和氧化还原反应，可氧化油泥中难降解有机物，提高了有机物去除效率。2、臭氧具有氧化能力强(氧化电位2.07V)、反应时间短等优点，且O3反应后被还原为O2，排放至大气中，不会对空气造成二次污染。3、超声-臭氧氧化反应体系中并未引入其他杂质，有利于提高所回收稀土元素的纯度。附图说明图1为本专利技术的工艺的流程图。具体实施方式本专利技术本专利技术要处理的原料为烧结钕铁硼磁体在磨削和线切割过程中产生的油泥废料，是钕铁硼粉末和切割液混和在一起形成的废料。钕铁硼油泥成分组成部见表1，钕铁硼油泥中稀土元素组成见表2，切割液的主要有机成分包括：有机胺、有机酸、磷酸酯、聚醚、有机防锈剂、有机表面活性剂等。表1钕铁硼油泥废料的组成表2钕铁硼油泥中稀土的组成例1如图1所示，一种钕铁硼油泥超声臭氧除铁和有机物的工艺，其步骤为：(1)在搅拌条件下，使用浓盐酸溶解钕铁硼油泥，并加入适量水稀释溶液，控制溶液pH在4.0-4.3之间，稀土元素浓度为15-20g/L。(2)将溶解后的钕铁硼油泥料液加入装有曝气装置的反应器内，打开空气源臭氧发生器，向溶液中通入O3，控制臭氧曝气量为10～15g/h·L；同时开启超声装置，控制超声频率为40kHz，曝气过程中监控pH波动，向溶液中滴加氨水调节pH，控制pH在4.8-5.3之间。超声-臭氧氧化20min后，停止滴加氨水，继续氧化30min，随Fe2+的氧化溶液的pH降低，最终下降到1.0-2.0。(3)中和除杂：加入适量氨水调节pH在3.5-4.0之间，使Fe3+形成沉淀。(4)沉淀除铁：处理后的悬浊液在沉淀池中进行固液分离，上清液排出。沉淀经过滤得滤液和滤渣，用适量纯水洗涤滤渣，洗涤液、滤液与上清液合并，用于稀土元素的萃取和分离。滤渣主要成分为Fe(OH)3，可外销。对处理后料液进行检测分析，结果表明：Fe2+去除率大于99％；以总有机碳(TOC)计，有机物氧化去除效率大于99％；料液中铁、钙、钴、有机物等非稀土杂质含量小于3％，稀土元素的回收率达到98％-99％。例2如图1所示，一种钕铁硼油泥超声臭氧除铁和有机物的工艺，其步骤为：(1)在搅拌条件下，使用浓盐酸溶解钕铁硼油泥，并加入适量水稀释溶液，控制溶液pH在4.2-4.5之间，稀土元素浓度为15-20g/L。(2)将溶解后的钕铁硼油泥料液加入装有曝气装置的反应器内，打开空气源臭氧发生器，向溶液中通入O3，控制臭氧曝气量为10～15g/h·L；同时开启超声装置，控制超声频率为40kHz，曝气过程中监控pH波动，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，调节pH，控制pH在4.8-5.3之间。超声-臭氧氧化20min后，停止滴加氢氧化钠溶液，继续氧化30min，随Fe2+的氧化溶液的pH降低，最终下降到1.0-2.0。(3)中和除杂：加入氢氧化钠溶液调节pH为3.5-4.0，使Fe3+形成沉淀。(4)沉淀除铁：处理后的悬浊液在沉淀池中进行固液分离，上清液排出。沉淀经过滤得滤液和滤渣，用适量纯水洗涤滤渣，洗涤液、滤液与上清液合并，用于稀土元素的萃取和分离。滤渣主要成分为Fe(OH)3，可外销。对处理后料液进行检测分析，结果表明：Fe2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常温湿法超声‑臭氧氧化从钕铁硼油泥废料中去除铁和有机物的方法，其特征在于包括以下步骤：酸溶解：在搅拌条件下，将钕铁硼油泥与酸混合、溶解，用水稀释控制溶液pH为4.0‑4.5，稀土元素浓度为15‑20g/L，所述酸溶液推荐使用浓盐酸；超声‑O3氧化：将溶解后所获得的料液加入装有曝气装置的容器内，打开臭氧发生器，控制臭氧曝气量为10～15g/h·L，向溶液中通入O3进行曝气氧化，同时开启超声装置，控制超声频率为40kHz，反应30‑40min，氧化过程中监控pH波动，使用碱液调节pH，控制pH在4.8‑5.3之间；15‑25min后停止加碱，继续氧化20‑40min；（3）中和除杂：加入碱液调节pH为3.5‑4.0，生成悬浊液及沉渣；（4）沉淀除铁：处理后的悬浊液在沉淀池中固液分离，上清液排出，沉淀经过滤得滤液和滤渣，用纯水洗涤滤渣，洗涤液、滤液与上清液合并，用于稀土元素的萃取和分离，滤渣主要成分为氢氧化铁（Fe(OH)3）。

【技术特征摘要】
1.一种常温湿法超声-臭氧氧化从钕铁硼油泥废料中去除铁和有机物的方法，其特征在于包括以下步骤：酸溶解：在搅拌条件下，将钕铁硼油泥与酸混合、溶解，用水稀释控制溶液pH为4.0-4.5，稀土元素浓度为15-20g/L，所述酸溶液推荐使用浓盐酸；超声-O3氧化：将溶解后所获得的料液加入装有曝气装置的容器内，打开臭氧发生器，控制臭氧曝气量为10～15g/h·L，向溶液中通入O3进行曝气氧化，同时开启超声装置，控制超声频率为40kHz，反应30-40min，氧化过程中监控pH波动，使用碱液调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：边德军，艾胜书，田曦，曲红，李广柱，许开成，王雪峰，闫艺明，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：吉林,22