一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法，包括：以钕铁硼废磁体作为电解系统的阳极，以惰性导电材料作为阴极，在室温下进行电解，使钕铁硼废磁体中的稀土、铁元素进入溶液，离子型絮凝剂在电场下快速移动促进金属元素沉淀，强化浸出反应。电解结束后通过过滤得到回收产物，电解液回用到电解工序。本发明专利技术通过电化学阳极氧化的方法直接浸出钕铁硼磁体中的金属离子，可联用絮凝剂使之沉淀，避免高温焙烧产生大量尾气；电解液使用更廉价易得的试剂代替盐酸、草酸等物质，减少了酸性废水的排放量，降低了成本；回收产物为疏松的混合氢氧化物，便于后续酸溶分离钕和铁元素。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法
本专利技术属于工业废料回收利用
，涉及一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法。
技术介绍
钕铁硼永磁材料具有极高的磁能积和矫力，在汽车、能源、医疗器械和电子产品等众多领域都获得了广泛应用。近年来，钕铁硼的产量逐年增加，2019年我国钕铁硼产品的出口量就达到了4.07万吨，同比增长3.71％。由于工艺和设备的问题，在钕铁硼的生产过程中会产生约25％的废料，其中稀土元素约占33％，造成了严重的污染和浪费。因此，回收利用钕铁硼废料中的稀土元素，不仅可以提高稀土资源的二次利用率，缓解稀土资源的供应压力，还能从中得到巨大的社会效益和经济效益。目前钕铁硼废料的回收工艺主要可为火法和湿法两种。火法对环境的污染较少，但提取稀土元素的回收率和纯度较低，难以得到单一稀土制品。湿法是目前较为广泛采用的工艺，其中盐酸法在工业上的应用较为成熟。先通过高温焙烧使钕铁硼废料中的铁元素转化为Fe2O3，再用低浓度的盐酸溶解。稀土被优先浸出，浸液中的Fe3+可用氨气或氨水调节pH为4.5～5，使之以Fe(OH)3形式沉淀，再通过萃取或草酸沉淀得到稀土化合物。该工艺处理量大，回收成本相对较低，工艺较简单，但氧化焙烧过程能耗高、尾气排放量大，且有些钕铁硼废料研磨、煅烧会产生火花，存在较大的安全隐患。酸溶过程采用低浓度酸导致低下的反应速率的同时产生大量的废水，酸性废水中含有铁元素，造成浪费和污染，处理成本高。因此，在钕铁硼废料中稀土元素的回收过程中，关键是降低稀土与铁的分离成本，而焙烧氧化的能耗高，酸溶过程污染大、成本高，需要尽量降低前处理成本以提高经济效益。中国专利技术专利CN109439913A公开了一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原综合回收的方法。该方法将钕铁硼废料酸浸渣经干燥后，与还原性气体一起由喷嘴喷入一个高温竖式反应塔空间，控制还原气氛，物料中铁氧化物被还原成金属铁或四氧化三铁，物料中的稀土氧化物不被还原。还原产物经磁选后，分别得到富铁相和富稀土相。中国专利技术专利CN109439913A公开了一种高温高压浸出回收钕铁硼废料中稀土的方法。该方法将钕铁硼废料经氧化焙烧、盐酸高温高压浸出、浸出液中Fe2+的氧化和除杂净化，得到稀土氯化物浸出液；且上述稀土氯化物浸出液可作为后续工艺及产品原料，通过萃取分离得到稀土，通过沉淀制备稀土碳酸盐，或通过沉淀焙烧制备稀土氧化物。可见，现有的技术大多借助高温、高压、强酸等手段来回收钕铁硼废料中的稀土元素，存在污染大、成本高的问题。中国专利技术专利CN111575509A公开了一种从钕铁硼磁体废料中回收稀土元素的方法，包括以下步骤：将钕铁硼磁体废料与含氯化铵的盐酸溶液混合，得到固液混合物；将固液混合物与双氧水进行氧化反应，得到氧化产物。该方法可以避免使用高温焙烧，避免产生大量尾气。中国专利技术专利CN102776375A公开了一种从废旧钕铁硼材料中回收稀土的方法。该方法将钕铁硼废旧材料先进行细磨粉碎，再利用盐酸优溶的方法分离出未溶解的B元素；得到的液体用氨水调节pH值在2.0～3.0；在50～70℃水浴中加入硫化铵溶液，金属阳离子杂质在硫化铵作用下充分沉淀，反应2.0小时以上；进行离心过滤，滤液中主要含有稀土离子和氯离子；向滤液中滴加盐酸至无气泡产生，并加热10min以上。中国专利技术专利CN107794373A公开了一种钕铁硼废磁材的综合处理方法。该方法利用钕铁硼的酸可溶性，无需严格的粒度要求(≦5mm)，在硫酸溶液中钕铁硼废磁材全部可以溶解完全，利用溶解后物质各种差异性分离稀土与铁及有色金属，油相通过油水分离回收再利用，稀土呈硫酸稀土复盐沉淀物及部分富集物供稀土分离作为原料使用，有色金属呈硫化物富集产品再提纯，硫酸亚铁呈溶液状用氨法生产氧化铁红颜料。可见，有些方法可以通过添加氧化剂或细磨粉碎的方法来避开焙烧导致的高能耗和尾气问题，但额外增加了氧化剂的成本，细磨存在安全隐患，且大多无法避免使用强酸，因此仍会产生大量的酸性废水。中国专利技术专利CN111154980A公开了一种钕铁硼废料溶液电解再生方法。该方法去除钕铁硼拆解废料表面的防腐层，然后借助钕铁硼磁性使废料聚集为整体并用作电解系统的阳极。电解过程中阳极溶解，稀土、铁离子进入溶液。其中，铁离子在阴极浸出，成为高纯铁；稀土元素以离子态富集于电解液中。电解结束后以溶剂萃取方式回收电解液中的稀土元素，生产稀土氧化物或者进一步生产稀土金属。该方法可实现稀土元素和铁元素的分离和回收，但需要大量额外的铁盐或稀土盐作为电解液，成本高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法，该方法改进了盐酸法的前处理工艺，采用电化学阳极氧化联用絮凝剂的方法直接浸出钕铁硼磁体中的金属离子，避免了高温焙烧产生大量尾气，同时电解液使用更廉价易得的试剂代替盐酸、草酸等物质，减少了酸性废水的排放量，降低了成本。一种电化学阳极氧化联用絮凝剂浸出钕铁硼磁体中金属离子的方法，其特征在于：以钕铁硼废磁体为阳极，以惰性导电材料作为阴极；以钠或钾的硫酸盐或硝酸盐为电解液，采用稀酸调节pH；电解液中加入絮凝剂助凝；在室温下，通过电解使钕铁硼废磁体中的稀土、铁元素转变为离子进入溶液，离子型絮凝剂在电场作用下快速移动与金属离子反应，促进金属离子沉淀，强化浸出反应；电解后沉淀与电解液分离，沉淀清洗后得到回收产物，电解液回到电解工序重复利用。进一步地，钕铁硼废磁体包括但不限于钕铁硼切割废料、烧结毛坯、不合格品及由碎片压制形成的钕铁硼废料。进一步地，所述电解液为钠或钾的硫酸盐或硝酸盐，浓度为0.1～0.5mol·L-1；电解液的pH值采用与盐溶液同种类的稀酸调至3～7。进一步地，电解液中加入的絮凝剂包括聚丙烯酰胺、聚二甲基二丙烯基氯化铵和淀粉聚丙烯酰胺中的至少一种，可以视情况选择添加絮凝剂的量；阴离子型絮凝剂可与金属阳离子更有效地结合促使其沉淀；作为本专利技术的优选方案，絮凝剂选用阴离子型絮凝剂，添加量为10～30g·L-1。进一步地，电解过程中电流密度控制在30～200mA·cm-2。进一步地，电解过程中产生的沉淀组成为稀土和铁的混合氢氧化物，该混合氢氧化物结构疏松，有利于后续酸溶分离稀土和铁元素。进一步地，阴极采用惰性导电材料，例如可选择石墨棒。进一步地，电解液经过滤回收沉淀，之后电解液回到电解工序重复利用。本专利技术可用于回收钕铁硼废磁体，利用电解将稀土金属和铁于电解液中浸出，絮凝剂促进金属离子絮凝沉淀，后续通过离心分离和回收。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)有机高分子絮凝剂可分为阳离子、阴离子、非离子和两性四种类型，一般是一种线型结构的高聚物，线的两端各自连接微小粒子，在相距较远两个粒子之间起着粘结架桥的作用，距离减小后的粒子更容易结合并逐渐变大，最终形成大颗粒的絮凝体，加速颗粒沉降。在电解过程中添加絮凝剂后，电解液中悬浮的氢氧化物胶体及分散颗粒在分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法，其特征在于：以钕铁硼废磁体为阳极，以惰性导电材料作为阴极；以钠或钾的硫酸盐或硝酸盐为电解液，采用稀酸调节pH；电解液中加入离子型絮凝剂助凝；在室温下，通过电解使钕铁硼废磁体中的稀土、铁元素转变为离子进入溶液，离子型絮凝剂在电场下快速移动与金属离子反应，促进金属离子沉淀，强化浸出反应；电解后沉淀与电解液分离，沉淀清洗后得到回收产物，电解液回到电解工序重复利用。/n

【技术特征摘要】
1.一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法，其特征在于：以钕铁硼废磁体为阳极，以惰性导电材料作为阴极；以钠或钾的硫酸盐或硝酸盐为电解液，采用稀酸调节pH；电解液中加入离子型絮凝剂助凝；在室温下，通过电解使钕铁硼废磁体中的稀土、铁元素转变为离子进入溶液，离子型絮凝剂在电场下快速移动与金属离子反应，促进金属离子沉淀，强化浸出反应；电解后沉淀与电解液分离，沉淀清洗后得到回收产物，电解液回到电解工序重复利用。


2.如权利要求1所述一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法，其特征在于：钕铁硼废磁体包括但不限于钕铁硼切割废料、烧结毛坯、不合格品及由碎片压制形成的钕铁硼废料。


3.如权利要求1所述一种电化学阳极氧化联用离子絮凝剂强化钕铁硼磁体浸出反应的方法，其特征在于：所述电解液为钠或钾的硫酸盐或硝酸盐溶液，浓度为0.1～0.5mol·L-1；电解液的pH值采用与盐溶液相同阴离子种类的稀酸调至3～7。


4.如权利要求1所述一种电化学阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴旺，周利娜，苏志伟，雷乐成，
申请(专利权)人：浙江大学衢州研究院，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33