镍铁合金分离铁的方法及装置

本发明涉及资源化利用领域，尤其涉及镍铁合金分离铁的方法及装置。

背景技术：

1、合金乃至废旧合金，如铜钴合金、废高温合金等，其有价元素的高效精细分离一直以来都是研究的难点。目前，曾经研究的废合金资源化利用方法有机械破碎法、锌熔法、氧化~还原法、电化学法、生物浸出法等。但由于合金性质顽固，如硬度高、致密、耐腐蚀和耐磨等，且元素多以金属间化合物的形式存在，多数工艺都是采用三高一强的冶金手段处理，导致工艺流程长、环境负荷重、能耗高等问题，急需开发短流程、高效率、高品质、低成本的废合金处理技术。

2、上述镍铁合金高值利用的方法主要是先采用试剂对镍铁合金进行湿法浸出，以破坏镍铁合金的致密结构，同时使合金中镍、铁等进入溶液，后续再对溶液进行除杂净化、部分提取有价金属。上述的方法在对镍铁合金进行浸出时，镍和铁均进入了浸出液中，不具有选择性，这就导致了后续冗长的除杂、分离等提取工序。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种镍铁合金分离铁的方法及装置，以解决浸出法对镍和铁分离工序长步骤多的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种镍铁合金分离铁的方法，包括以下步骤：

3、将镍铁合金在氯气氛围下进行焙烧得到氯化亚铁熔体和固体渣，分离其中的氯化亚铁熔体。其中，所述氯气的质量为所述镍铁合金质量的0.8~1.5倍，焙烧温度为500~850℃。

4、在所述氯化亚铁熔体中通入氯气进行氯化反应，使所述氯化亚铁熔体转变为三氯化铁气体。

5、对所述三氯化铁气体进行冷凝，得到固态三氯化铁产物。

6、根据本申请的实施方式，在所述氯化亚铁熔体中通入氯气反应的步骤中，氯化温度为400~700℃，氯气通入量为所述氯化亚铁熔体质量的0.25~0.35倍。

7、根据本申请的实施方式，在所述对所述三氯化铁气体进行冷凝的步骤中，将所述三氯化铁气体冷凝至100~250℃。

8、根据本申请的实施方式，在镍铁合金底部通入所述氯气进行焙烧。

9、本申请还提供了一种镍铁合金分离铁的装置，包括：

10、焙烧炉，包括炉体和第一氯气进气口，所述炉体具有容纳所述镍铁合金的容纳腔，所述第一氯气进气口与所述容纳腔连通，通入氯气的质量为所述镍铁合金质量的0.8~1.5倍。所述炉体内的焙烧温度为500~850℃。

11、分离机构，与所述容纳腔连通，分离所述炉体生成的氯化亚铁熔体。

12、氯化反应室，具有第二氯气进气口，所述氯化反应室与分离机构连通，接收所述氯化亚铁熔体。

13、冷凝机构，与氯化反应室连通，对所述氯化反应室产生的氯化铁气体进行冷凝以产生固态三氯化铁产物。

14、收集机构，位于所述冷凝机构下方，收集所述固态三氯化铁产物。

15、根据本申请的实施方式，所述炉体为圆柱体状，所述炉体的高度和直径之比为（8~20）:1。所述第一氯气进气口位于所述炉体的底部。所述焙烧炉的温控组件位于所述炉体从底部计高度的1/4~1/2处。

16、根据本申请的实施方式，所述分离机构包括嵌置于所述炉体底部的过滤板，所述过滤板的孔径为0.1~0.2mm。

17、所述镍铁合金分离铁的装置还包括熔体收集槽，所述熔体收集槽与所述炉体连接，并通过所述过滤板与所述容纳腔连通。

18、根据本申请的实施方式，所述氯化反应室位于所述炉体的下方。

19、所述镍铁合金分离铁的装置还包括连通器。所述连通器的直径为所述炉体的直径的1/8。所述连通器的一端与所述熔体收集槽连通，另一端与所述氯化反应室连通。

20、根据本申请的实施方式，所述氯化反应室远离所述连通器的一侧具有气态三氯化铁上升通道，所述气态三氯化铁上升通道与所述冷凝机构连通。

21、根据本申请的实施方式，所述收集机构为圆锥结构，所述圆锥结构的直径与所述冷凝机构的底部匹配。

22、有益效果：

23、上述的镍铁合金分离铁的方法中，通过控制氯化条件，实现合金中铁的优先氯化，并转变为熔融态氯化亚铁。再使氯化亚铁转变为气态氯化铁挥发，冷却得到氯化铁。合金中铁的元素行为为从固态合金转变为液态氯化亚铁，再转变为气态氯化铁，实现了过程的连续化。且在熔融氯化亚铁通氯气气化过程中，可以很好地对反应进行控制，进而可以制备得到高品质的氯化铁。上述的镍铁合金分离铁的方法，操作简单，工艺流程短，得到氯化铁品质高。

技术特征：

1.一种镍铁合金分离铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镍铁合金分离铁的方法，其特征在于，在所述对所述三氯化铁气体进行冷凝的步骤中，将所述三氯化铁气体冷凝至100~250℃。

3.根据权利要求1或2所述的镍铁合金分离铁的方法，其特征在于，在镍铁合金底部通入所述氯气进行焙烧。

4.一种镍铁合金分离铁的装置，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的镍铁合金分离铁的装置，其特征在于，所述炉体为圆柱体状，所述炉体的高度和直径之比为（8~20）:1；所述第一氯气进气口位于所述炉体的底部；所述焙烧炉的温控组件位于所述炉体从底部计高度的1/4~1/2处。

6.根据权利要求4所述的镍铁合金分离铁的装置，其特征在于，所述分离机构包括嵌置于所述炉体底部的过滤板，所述过滤板的孔径为0.1~0.2mm；

7.根据权利要求6所述的镍铁合金分离铁的装置，其特征在于，所述氯化反应室位于所述炉体的下方；

8.根据权利要求7所述的镍铁合金分离铁的装置，其特征在于，所述氯化反应室远离所述连通器的一侧具有气态三氯化铁上升通道，所述气态三氯化铁上升通道与所述冷凝机构连通。

9.根据权利要求7所述的镍铁合金分离铁的装置，其特征在于，所述收集机构为圆锥结构，所述圆锥结构的直径与所述冷凝机构的底部匹配。

技术总结本发明提供了一种镍铁合金分离铁的方法及装置，涉及资源化利用领域。该方法包括以下步骤：将镍铁合金在氯气氛围下进行焙烧得到氯化亚铁熔体和固体渣，分离其中的氯化亚铁熔体。其中，所述氯气的质量为所述镍铁合金质量的0.8~1.5倍，焙烧温度为500~850℃。在所述氯化亚铁熔体中通入氯气进行氯化反应，使所述氯化亚铁熔体转变为三氯化铁气体。对所述三氯化铁气体进行冷凝，得到固态三氯化铁产物。上述的镍铁合金分离铁的方法，通过控制氯化条件，实现合金中铁的优先氯化，并转变为熔融态氯化亚铁。在使氯化亚铁转变为气态氯化铁挥发，冷却得到氯化铁。操作简单，工艺流程短，得到氯化铁品质高。技术研发人员：郭学益,秦红,李永战,田庆华,李青青受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20