从块状烧结Nd-Fe-B磁体和/或磁体废料回收Nd制造技术

本发明专利技术涉及一种从块状烧结Nd‑Fe‑B磁体和/或磁体废料回收Nd

Recovery of Nd from bulk sintered Nd-Fe-B magnets and / or scrap magnets

【技术实现步骤摘要】
从块状烧结Nd-Fe-B磁体和/或磁体废料回收Nd2Fe14B晶粒的方法
本专利技术涉及一种从块状(bulk)烧结Nd-Fe-B磁体和/或磁体废料(magnetscraps)回收Nd2Fe14B晶粒(grains)的方法。钕铁硼(Nd-Fe-B)磁体因其高能量密度而广泛用于许多应用，例如硬盘驱动器、风力涡轮机、工业电机、声换能器和电动汽车[1]。由于它们掺入20-30重量％的稀土元素(REE)，所述稀土元素(REE)主要包含Nd，少量添加Dy和/或Tb，因此它们代表了重要的二次REE资源[2]。2014年，全球22％的稀土氧化物(REO)用于生产Nd-Fe-B磁体，这使其成为所有REE中最大的应用之一[3]。据估计，到2020年，REE需求的年增长率将超过8％[4]。由于REE的初级开采会导致与化学品使用和有害排放相关的巨大环境足迹(environmentalfootprint)[5]，基于REE的经济重要性和供应风险，REE被认为是最关键的[6]。尽管至关重要，但目前只有不到1％的REE从报废产品再生[7]。在磁体制造过程期间，高达30％的起始REE合金可能会流失[8]。因此，报废Nd-Fe-B磁体或其它磁体废料的再生被认为是降低与稀土开采相关的环境风险和克服REE供应风险的重要策略[9,10]。
技术介绍
许多作者详细总结了迄今为止再生Nd-Fe-B磁体的各种方法[1,8,11]。再生方法可大致分为物理/机械加工、火法冶金和湿法冶金分离与回收。与依赖REE反萃取(stripping)的再生途径相比，烧结Nd-Fe-B磁体废料的物理/机械加工，包括复烧[12,13]、氢化歧化解吸和重组(HDDR)[14-16]、重铸和旋喷熔炼(meltspinning)[17]，通常具有较小的环境足迹。然而，在富含REE的晶界相中夹带的氧含量高(通常为2000-5000ppm氧)会产生潜在的缺点[18]。由于氧化物无法提取出来，因此需要通过添加REE金属或含REE的合金来改变晶界[13,19]。火法冶金途径可用于重熔REE合金，并以氧化物、卤化物、氟化物或在后面能还原成金属形式的其它金属化合物的形式提取不同REE，然后将其[20-25]。然而，这些火法冶金过程在约750-950℃的温度下操作，因此会消耗大量能量。由于温和的操作温度、相对简单的设备和连续的分离能力，为Nd-Fe-B磁体设计的湿法冶金再生工艺前景广阔[4,9]。然而，在湿法冶金过程中，Nd-Fe-B磁体完全被酸溶解。通常需要在900℃进行焙烧预处理。铁是Nd-Fe-B磁体的主要组分(60-70％)，它消耗大量的酸、碱和其它在整个工艺中无法再生的沉淀剂[8,9]。通过溶剂萃取来浓缩REE，然后用草酸或碳酸使其沉淀。沉淀物在950℃进一步煅烧以形成REO，然后可以返回到Nd-Fe-B磁体的初始制备工艺中[26]。总而言之，磁体-REE-磁体再生需要大量的化学品和大量的能量，并且向环境进行有害排放。通常，烧结的Nd-Fe-B磁体含有87-92％的Nd2Fe14B相，由于晶界(通常是富Nd相)的保护，其几乎不被氧化[18,27]。因此，代替从报废的Nd-Fe-B磁体或磁体废料回收REE，直接回收Nd2Fe14B相用于制备新的NdFeB磁体，将大大降低化学品用量和能耗。然而，迄今为止，尚未提出简便、节能且环保的回收Nd2Fe14B相的途径。世界范围内研究了再生Nd-Fe-B磁体的各种方法。其中一种方法是将Nd-Fe-B磁体中的所有材料不经分离地进行整体再生(bulk-recycle)。这被称为“磁体到磁体再生”。例如，来自音圈电机(VCM)的氢化Nd-Fe-B粉末被用于生产烧结磁体。经过短暂的研磨处理后，将粉末对齐、压制并复烧，重复该过程四次，密度(7.56-6.70gcm-3)和磁性(剩磁：1180-1053mT，矫顽力：870-343kAm-1)逐渐下降。化学分析表明，这是由于富Nd材料的逐渐氧化(氧含量：1.84-4.12原子％)和蒸发造成的一些Nd损失(钕含量：13.78-13.02原子％)所致。复烧时，由于氧化物的熔点较高，晶界相不再熔融，因此复烧的磁体无法达到全密度(fulldensity)。因此，在烧结期间必须添加额外的REE金属/合金，以帮助晶界中的液相，从而实现全密度。[Zakotnik,M.,I.Harris和A.Williams,MultiplerecyclingofNdFeB-typesinteredmagnets.JournalofAlloysandCompounds,2009.469(1-2):第314-321页，以及Zakotnik,M.和C.Tudor,Commercial-scalerecyclingofNdFeB-typemagnetswithgrainboundarymodificationyieldsproductswith‘designerproperties’thatexceedthoseofstartingmaterials.Wastemanagement,2015.44:第48-54页]。还研究了其它整体再生方法，例如烧结Nd-Fe-B磁体废料的复烧、氢化歧化解吸和重组(HDDR)、重铸和旋喷熔炼。由于Nd-Fe-B磁体的整体再生使得REO相保留在晶界中而没有分离，因此无法避免重复再生时较高的REO含量，从而显著降低磁性能。添加额外的REE金属/合金将导致再生磁体制备成本增加。[Lalana,E.H.等，RecyclingofRareEarthMagnetsbyHydrogenProcessingandRe-Sintering.在EuropeanCongressandExhibitiononPowderMetallurgy中.EuropeanPMConferenceProceedings.2016.TheEuropeanPowderMetallurgyAssociation.Lixandru,A.等,AsystematicstudyofHDDRprocessingconditionsfortherecyclingofend-of-lifeNd-Fe-Bmagnets.JournalofAlloysandCompounds,2017.724:第51-61页.Itoh,M.等,Recyclingofrareearthsinteredmagnetsasisotropicbondedmagnetsbymelt-spinning.Journalofalloysandcompounds,2004.374(1-2):第393-396页]。从NdFeB磁体提取所有REE用于生产新磁体是一种可供选择的再生方式。这可以称为“磁体-REE-磁体再生”。Nd-Fe-B磁体的高温加工将磁体中的REE选择性地转化为另一相(即，从金属RE转化为RE氯化物)，从而分离出主要的非REE组分。另一相中分离出的REE可通过熔盐电解或金属热还原用于生产RE金属。可在600-1200℃的温度下使用熔融MgCl2-KCl盐选择性地提取Nd-Fe-B磁体废料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从块状烧结Nd-Fe-B磁体和/或磁体废料回收Nd

【技术特征摘要】
20181127 EP 18208508.41.从块状烧结Nd-Fe-B磁体和/或磁体废料回收Nd2Fe14B晶粒的方法，在所述方法中，使用非水液体电解质(5)阳极氧化所述Nd-Fe-B磁体(1)和/或磁体废料，所述阳极氧化释放所述Nd-Fe-B磁体(1)和/或磁体废料中的Nd2Fe14B晶粒(6)，其中在所述阳极氧化期间和/或之后，以磁性方式收集所述释放的Nd2Fe14B晶粒(6)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化在电化学电池中进行，所述电化学电池具有至少部分由所述Nd-Fe-B磁体(1)和/或磁体废料形成的阳极。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电化学电池的阴极由Cu基材(2)形成。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化在三电极电化学电池中进行，所述三电极电化学电池具有阴极、参比电极和至少部分由所述Nd-Fe-B磁体(1)和/或磁体废料形成的阳极。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：许轩，S·施图尔姆，K·茹热克罗日曼，
申请(专利权)人：约瑟夫·斯特凡学院，
类型：发明
国别省市：斯洛文尼亚;SI