处理金属合金的方法及其系统与流程

本发明涉及合金领域，具体而言，本发明涉及处理金属合金的方法及其系统。

背景技术：

镍铁合金是一种铁合金，一般用于不锈钢冶炼原料。红土镍矿是冶炼镍铁合金的矿石原料，分布于印度尼西亚、古巴、非洲中部等地区，在某些地区产出的红土矿中含有可观的铂、金、银等贵金属，利用这类红土矿冶炼的镍铁合金中富集了相当含量的铂、金和银。一般情况下，采用湿法冶金手段分离镍铁合金以获取贵金属并实现镍和铁的分离。但是这种湿法冶金手段使得金属铁和镍从金属态转变为氧化物或硫酸盐等化合物形式产物产出。

因此，现有的处理金属合金的手段仍有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理金属合金的方法及其系统。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理金属合金的方法，所述金属合金含有多种金属，根据本发明的实施例，处理方法包括：利用硫化剂对所述金属合金进行硫化处理，以便获得金属硫化物；利用一氧化碳对所述金属硫化物进行处理，以便使得所述金属硫化物中的金属发生羰化反应，以便获得复合金属羰化物以及羰化后渣，其中，所述羰化后渣含有贵金属，所述复合金属羰化物包含所述多种金属中至少一种的金属羰化物；将所述复合金属羰化物进行蒸压雾化，以便获得雾化产物；以及将所述雾化产物进行分馏，以便对所述雾化产物中所包含的各种金属羰化物进行分离。利用本发明的上述方法对合金进行处理可实现多金属的分离和提纯。利用该方法可以显著提高金属合金的处理效率，提高金属合金中的金属提取率，尤其利用该方法可以显著提高从金属合金中提出的金属的纯度。

另外，根据本发明上述实施例的金属合金处理方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述硫化剂为选自硫磺、硫化亚铁以及硫化氢的至少一种。由此可以进一步提高硫化效率。

根据本发明的实施例，所述金属合金为选自镍铁合金、镍铬合金、铬铁合金以及钒铁合金的至少一种。

根据本发明的实施例，所述羰化反应是在200～300摄氏度的温度和20～22mpa的压力下进行的。由此可以进一步提高羰化效率。

根据本发明的实施例，所述金属硫化物中硫含量为2～5重量％。

根据本发明的实施例，所述分馏包括将所述雾化产物加热至300～350摄氏度，以便对所述雾化产物中所包含的各种金属羰化物进行分离。由此可以将不同的金属羰化物，例如羰基镍和糖基铁分离，以便进一步提高分离效率以及得到的金属羰化物的纯度。

根据本发明的实施例，进一步包括从所述羰化后渣中分离贵金属。由此可以进一步提高金属合金中的金属提取率。

根据本发明的实施例，所述贵金属为选自铂、金以及银的至少一种。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种用于处理金属合金的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

硫化装置，所述硫化装置具有金属合金入口、硫化剂入口和金属硫化物出口；

羰化装置，所述羰化装置具有金属硫化物入口、一氧化碳入口、复合金属羰化物出口和羰化后渣出口，所述金属硫化物入口与所述金属硫化物出口相连；

雾化装置，所述雾化装置具有复合金属羰化物入口和雾化产物出口，所述复合金属羰化物入口与所述复合金属羰化物出口相连；以及

分馏装置，所述分馏装置具有雾化产物入口和金属羰化物出口，所述雾化产物入口与所述雾化产物出口相连，且适于对雾化产物中所包含的各种金属羰化物进行分离。

利用该系统可以显著提高金属合金的处理效率，提高金属合金中的金属提取率，尤其利用该系统可以显著提高从金属合金中提出的金属的纯度。

根据本发明的实施例，上述处理合金的系统进一步包括：贵金属分离装置，所述贵金属分离装置与所述羰化装置的羰化后渣出口相连，且适于从羰化后渣中分离贵金属。由此可以进一步提高金属合金的金属提取率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理金属合金的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的处理金属合金的系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理金属合金的方法，该合金含有多种金属。根据本发明的一个实施例，处理该合金的具体方法包括：利用硫化剂对金属合金进行硫化处理，以便获得金属硫化物；利用一氧化碳对金属硫化物进行处理，以便使得金属硫化物发生羰化反应，以便获得复合金属羰化物以及羰化后渣，其中，羰化后渣含有贵金属，复合金属羰化物包含多种金属中至少一种的金属羰化物；将复合金属羰化物进行蒸压雾化，以便获得雾化产物；以及将雾化产物进行分馏，以便对雾化产物中所包含的各种金属羰化物进行分离。

本发明待处理的金属合金成分复杂，其中含有多种金属成分，现有技术中对金属合金的分离方法较复杂，且分离不够彻底。本发明的发明人意外的发现通过将金属合金首先进行羰化，得到多种金属羰化产物和羰化后渣，再分别对多种金属羰化物和羰化后渣进行分离处理，多种金属羰化物可以根据不同金属羰化物的沸点进行分离，同时还可以羰化后渣中含有的贵金属进行分离。羰化处理过程中，发明人还发现，将金属合金直接进行羰化，其羰化不完全，导致金属分离提取率不高。因此发明人再次研究如何提高金属合金的羰化率，发明人发现预先将金属合金进行硫化处理，可以显著提高羰化率，同时不增加副产物，由此可以进一步提高金属合金的处理效率。由此利用本发明的处理金属合金的方法可以有效地将金属合金中包含的多种金属进行分离提纯，得到单一金属单质。

下面参考图1对本发明上述处理金属合金的方法进行详细描述：

s100：硫化处理

根据本发明的一个实施例，本发明的待处理金属合金并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，由于本发明的处理合金的方法适用面广，因此待处理的金属合金可以为选自镍铁合金、镍铬合金、铬铁合金以及钒铁合金的至少一种。由此可以进一步提高金属分离提取率。

根据本发明的一个实施例，首先利用硫化剂对金属合金进行硫化处理，以便获得金属硫化物。根据本发明的具体实施例，上述硫化剂的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，硫化剂可以为硫磺、硫化亚铁以及硫化氢的至少一种。由此可以进一步提高硫化效率以及硫化率，以便进一步提高金属合金的处理效率。

根据本发明的具体实施例，将金属合金首先进行硫化处理后再羰化基于发明人的以下发现：

根据本发明的一个实施例，将金属合金进行硫化处理形成金属硫化物，金属硫化物在羰化过程中进一步与一氧化碳反应生成金属单质和羰基硫，具体反应式可以表示为ms+co→m+cos，进一步地，羰基硫又与金属合金发生逆反应：m+cos→ms+co，由此，羰基硫(cos)便成为了一种能够向金属内层传递一氧化碳的化合物，使得一氧化碳能够与金属合金内部的金属发生羰化反应，使得在金属合金最大限度地被羰化。由此基于发明的上述发现将金属合金首先进行硫化处理可以显著提高金属合金的羰化率，以便进一步提高金属合金的金属分离提取率。

根据本发明的一个实施例，金属硫化物中硫含量为2～5重量％。由此可以进一步提高金属合金中金属的羰化率。

s200：羰化反应

根据本发明的一个实施例，利用一氧化碳对金属硫化物进行处理，以便使得金属硫化物发生羰化反应，以便获得复合金属羰化物以及羰化后渣，其中，羰化后渣含有贵金属，复合金属羰化物包含多种金属中至少一种的金属羰化物。

根据本发明的具体实施例，一氧化碳与金属硫化物发生反应的过程中，在合金内部形成了较多的“空腔”，使得产物的比表面积得到有效扩大，进而可以改善反应动力学条件。

根据本发明的一个实施例，上述羰化反应是在200～300摄氏度的温度和20～22mpa的压力下进行的。由此可以进一步提高金属合金中的金属的羰化率。以便进一步提高金属的处理效率。

s300：蒸压雾化、分馏

根据本发明的具体实施例，金属合金中的金属被羰化成了复合金属羰化物。根据本发明的一个实施例，进一步地将该复合金属羰化物进行蒸压雾化，以便得到雾化产物，由此得到纯度较高的多种混合羰化物。同时蒸压雾化还可以将复合金属羰化物雾化成细颗粒物料，由此可以有效提高复合金属羰化物的比表面积，改善合成反应动力学有效途径。

根据本发明的具体实施例，对羰化物进行蒸压雾化是在0.1mpa压力下，加热至300～350摄氏度进行蒸压雾化，该蒸压雾化处理可以进一步提高复合金属羰化物的纯度，以便进一步对其中不同的金属羰化物进行分离。

根据本发明的一个实施例，根据不同金属羰化物的沸点，通过分馏处理将上述雾化产物中含有的不同金属羰化物进行分离。根据本发明的具体实施例，可以将雾化产物加热至50～200摄氏度中的任意温度，以便分离得到目的金属羰化物。例如，根据本发明的具体实施例，可以加热至52℃摄氏度，馏分为羰基镍；加热至105℃摄氏度，馏分为羰基铁。根据本发明的具体实施例，进一步将分馏得到的金属羰化物进行分解得到金属单质。

s400：分离贵金属

根据本发明的一个实施例，上述处理金属合金的方法还可以进一步包括从羰化后渣中分离贵金属。由此可以进一步提高金属提取率。

根据本发明的一个实施例，上述从羰化后渣中分离得到的贵金属为选自铂、金以及银的至少一种。由此可以进一步提高金属合金中的金属提取率，避免资源浪费。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种用于处理金属合金的系统。下面参考图2对本发明的处理金属合金的系统进行详细描述。

根据本发明的具体实施例，该系统包括：依次相连的硫化装置100、羰化装置200、雾化装置300以及分馏装置400。具体地，硫化装置100具有金属合金入口110、硫化剂入口120和金属硫化物出口130；羰化装置200具有金属硫化物入口210、一氧化碳入口220、复合金属羰化物出口230和羰化后渣出口240，所述金属硫化物入口210与所述金属硫化物出口130相连；雾化装置300具有复合金属羰化物入口310和雾化产物出口320，所述复合金属羰化物入口310与所述复合金属羰化物出口230相连；以及分馏装置400具有雾化产物入口410和金属羰化物出口420，所述雾化产物入口410与所述雾化产物出口320相连，且适于对雾化产物中所包含的各种金属羰化物进行分离。

根据本发明的一个实施例，在硫化装置100中利用硫化剂对金属合金进行硫化处理，以便获得金属硫化物。

根据本发明的一个实施例，羰化装置200与硫化装置100相连，由此利用一氧化碳对从硫化装置100中排出的金属硫化物在羰化装置200中进行处理，以便使得金属硫化物中的金属发生羰化反应，以便获得复合金属羰化物以及羰化后渣，其中，羰化后渣含有贵金属，复合金属羰化物包含多种金属中至少一种的金属羰化物。

根据本发明的一个实施例，雾化装置300与羰化装置200相连，以便将复合金属羰化物进行蒸压雾化，以便获得雾化产物。

根据本发明的一个实施例，分馏装置400与雾化装置300相连，以便将雾化产物进行分馏，以便对雾化产物中所包含的各种金属羰化物进行分离。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述处理金属合金的系统进一步包括：贵金属分离装置500，该贵金属分离装置500与羰化装置200的羰化后渣出口240相连，以便从羰化后渣中分离贵金属。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。