一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法技术

本申请公开了一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法，其特征在于，包括至少以下步骤：（a）将浸溶阳极、氧化阳极和阴极置于电解液中进行电解；所述浸溶阳极上吸附有稀土永磁泥状废料；浸溶阳极通过析氧反应产生H

【技术实现步骤摘要】
一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法


[0001]本专利技术属于资源回收与环境保护
，涉及一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法。

技术介绍

[0002]稀土永磁材料，如钕铁硼（NdFeB）和钐钴（SmCo）由于质量轻、体积小、磁性强等特点而广泛应用于电子信息、航空工业、医疗设备、能源交通等众多领域。烧结钕铁硼磁材中，稀土元素（其中含Nd约占90％，其余为Pr、Dy和Tb）占比30~33wt.％，Fe占50~65wt.％，Co占4~6 wt.％，B占1~2wt.％。而钐钴磁材中，Sm含量占18~30wt.％，Co含量占50wt.％，Fe含量占20wt.％。稀土磁性材料硬而脆，在机加工过程中，30~40%的原材料由于切削、打磨等工序成为块状边角料和油泥、磨泥等泥状废料。由于稀土和钴均是重要的战略金属，从稀土永磁废料中回收稀土和钴具有重要的意义。
[0003]目前， 国内外回收利用稀土永磁废料，主要为钕铁硼和钐钴废料的方法有直接回用法、火法冶金和湿法冶金。对于稀土永磁块状废料，一般采取直接回用法用于生产新的永磁材料。对于稀土永磁泥状废料，湿法冶金是其处理的主要方法，包括盐酸优溶法、盐酸全溶法和硫酸复盐法。其中，盐酸优溶法的应用最为广泛。一般地，在回收稀土元素前需要去除铁。除铁的关键步骤是形成Fe
3+
，然后通过调节pH，将Fe
3+
以Fe(OH)3的形式去除。为了形成，可在预处理步骤将废料进行氧化焙烧，或在废料酸溶之后向浸溶液中加入H2O2，将Fe/>2+
转化成Fe
3+
。氧化焙烧能耗高；H2O2氧化过程缓慢。总之，盐酸优溶法仍需要消耗大量强酸和强碱，且浸溶时间长；有大量废水的排放，造成环境污染；整个回收工艺流程长，成本较高。此外，对于钕铁硼废料，大多数处理工艺只涉及稀土回收，对Co的回收很少提及。为此，本专利技术提出一种绿色、经济的回收方法，实现钕铁硼和钐钴泥状废料中稀土和钴的高效回收。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的是现有电化学技术难以回收高电阻的稀土永磁泥状废料技术问题；也解决了现有盐酸优溶法回收处理稀土合金泥状废料存在的酸碱消耗量大、环境污染严重等问题。本专利技术的目的在于提供一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴的方法。该方法开发出含浸溶阳极和氧化阳极的双阳极电解池系统，利用浸溶阳极析氧反应（2H2O
ꢀ−ꢀ
4e
−
ꢀ→ꢀ
4H
+ + O2ꢀ↑
）产生的H
+
，对稀土永磁泥状废料进行原位、持续浸溶；利用氧化阳极对Fe
2+
进行原位氧化，形成Fe
3+
（Fe
2+ −ꢀ
e
−
ꢀ→ꢀ
Fe
3+
）。同时，利用阴极析氢反应（2H2O + 2e
−
ꢀ→ꢀ
2OH
− + H2ꢀ↑
）产生的OH
−
，对Fe
3+
进行沉淀去除。最后，利用草酸沉淀法和溶剂萃取法分别回收稀土和钴。本专利技术提供的稀土永磁泥状废料电化学回收方法具有绿色、简便、成本低等特征，可通过调节电解液pH、电流/电压大小等途径调控稀土永磁泥状废料的浸溶效率和酸碱消耗量，且电解液（萃余液）可以循环利用，可实现大规模产业化生产。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法，包括至少以下步骤：
（a）将浸溶阳极、氧化阳极和阴极置于电解液中进行电解；所述浸溶阳极上吸附有稀土永磁泥状废料；浸溶阳极通过析氧反应产生H
+
，浸溶阳极上稀土永磁泥状废料中的铁、钴和稀土元素以离子形式进入电解液；氧化阳极将电解液中的Fe
2+
氧化成Fe
3+
；阴极通过析氢反应产生的OH
−
将Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀；（b）停止电解后，调节电解液的pH使Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀，通过固液分离去除铁;(c) 向（b）中固液分离后的滤液中加入草酸，再通过固液分离，获得稀土草酸盐和含Co
2+
的溶液；优选地，所述步骤（a）中电解液的pH为2.0~4.0。
[0006]优选地，所述步骤（b）中稀土永磁泥状废料的浸溶量与电解液的质量比达到1:4~6时，作为一个批次停止浸溶阳极的电解，将氧化阳极继续运行0.5~2h，将Fe
2+
完全氧化成Fe
3+
，再调节电解液的pH使Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀。
[0007]优选地，稀土草酸盐通过焙烧后，获得稀土氧化物。
[0008]优选地，所述步骤（b）中调节电解液的pH为4.0~5.0。
[0009]优选地，所述步骤（c）中加入草酸的与溶液中稀土元素的摩尔比例为1.5~2.5。
[0010]优选地，所述方法还包括：（d）向所述步骤（c）中含Co
2+
的溶液加入萃取剂进行萃取分离钴，得到萃余液和负载钴有机相；将所述负载钴有机相反萃取，获得提纯的钴溶液。
[0011]优选地，所述含Co
2+
的溶液加入萃取剂进行萃取分离钴，萃取相比O/A优选为4~1:1。
[0012]优选地，所述萃取剂为皂化的Cyanex272萃取剂。
[0013]优选地，采用硫酸进行反萃取。
[0014]优选地，回收萃余液，并将其回流至实例步骤（4）中作为电解液循环使用。
[0015]优选地，所述浸溶阳极上设有用于吸附稀土永磁泥状废料的磁体。
[0016]优选地，电解前先将稀土永磁合金油泥/磨泥废料放入脱脂槽中，加入石油醚去除废料中的油污，烘干，再通过磁分离去除非磁性杂质。
[0017]优选地，所述阴极有两个，所述第一阴极通过析氢反应产生的OH
−
将Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀，第二阴极上发生铜离子电沉积反应。
[0018]本申请中所说的稀土永磁泥状废料包括但不限于稀土永磁切割废料、烧结毛坯、不合格品及服役期满而报废的稀土永磁废料通过粉碎后形成的粉状废料。
[0019]本专利技术具有如下有益效果盐酸优溶法对稀土永磁泥状废料粒度要求高、酸碱消耗量大、伴随大量废水排放等节能环保问题。本专利技术利用惰性双阳极系统对稀土永磁泥状废料进行原位浸溶，并同步实现铁的去除，成功回收稀土和钴元素。本专利技术工艺流程短、工艺条件简单、酸碱消耗量少、无废水排放，最大化的提高了稀土永磁废料的回收价值，具有可观的经济、社会、环境保护效益，满足大规模商业化应用需求。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的电化学处理钕铁硼泥状废料的电解池示意图。
[0021]其中：1、钕铁硼泥状废料；2、浸溶阳极；2
’
、氧化阳极；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法，其特征在于，包括至少以下步骤：（a）将浸溶阳极、氧化阳极和阴极置于电解液中进行电解；所述浸溶阳极上吸附有稀土永磁泥状废料；浸溶阳极通过析氧反应产生H
+
，浸溶阳极上稀土永磁泥状废料中的铁、钴和稀土元素以离子形式进入电解液；氧化阳极将电解液中的Fe
2+
氧化成Fe
3+
；阴极通过析氢反应产生的OH
−
将Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀；（b）停止电解后，调节电解液的pH使Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀，通过固液分离去除铁;(c) 向（b）中固液分离后的滤液中加入草酸，再通过固液分离，获得稀土草酸盐和含Co
2+
的溶液。2.根据权利要求1所述的一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法，其特征在于，所述步骤（a）中电解液的pH为2.0~4.0。3.根据权利要求1所述的一种从稀土永磁泥状废料中回收稀土和钴元素的方法，其特征在于，所述步骤（b）中稀土永磁泥状废料的浸溶量与电解液的质量比达到1:4~6时，作为一个批次停止浸溶阳极的电解，将氧化阳极继续运行0.5~2h，将Fe
2+
完全氧化成Fe
3+
，再调节电解液的pH使Fe
3+
以Fe(OH)3的形式沉淀。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：许轩，张军，贾晓峥，高军，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：