本发明专利技术涉及回收钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土和其它金属方法，其包括以下步骤：钕铁硼或钐钴废料呈稀细颗粒泥状，将此干躁、粉碎后进行氧化焙烧，得到的固体经粉碎后，加入碳粉、添加剂粉、粘接剂进行造球，球团在高温用碳进行选择性还原、熔分，得到稀土氧化物渣相1和含碳金属相1。将含碳金属相1粉碎后进行氧化焙烧、选择性还原、熔分，对于钕铁硼废料，分离得到氧化硼渣相产品2与Fe-Co金属相产品2；对于钐钴废料只得到Fe-Co金属相产品2。稀土氧化物渣相1、Fe-Co金属相产品2可作为制造钐钴磁铁的初始原料；稀土氧化物渣相1、Fe-Co金属相产品2、氧化硼渣相产品2可作为制造钕铁硼磁铁的初始原料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
铁基稀土磁性材料钕铁硼(NdFeB)被称为“永磁王”，它被广泛用于各类电机、磁悬列车、核磁共振、IT行业等。2010年，中国钕铁硼磁体产量已超过世界总产量的80%。钕铁硼磁体在机加工过程中会产生一些边角料和切割废料，损耗达30-40%。钕铁硼磁体由金属钕(Nd),铁硼(Fe-B)合金以及少量金属镝(Dy)和金属钴(Co) 的粉体烧结而成。其中Nd和Dy占30-33wt. %，Fe占50_65wt. %，Co占4_6wt. %，B占 l-2wt. %。目前工业上金属Nd和Dy几乎都用Nd2O3和Dy2O3为原料，在氟化物体系中电解制得。因此钕铁硼磁体合成初始原料为钕和镝的氧化物以及铁钴硼合金。钴基稀土磁性材料钐钴(SmCo)也是由金属相组成，它具有居里温度高、稳定性高的优点，广泛用于军工和国防。其中钐(Sm)含量占18-30wt. %,Co含量占50wt. %，Fe含量占20wt. %。钐是稀土元素，而钴在我国是一个稀缺的战略资源，因此钐钴废料回收是很重要的一项工作。目前国内外回收利用钕铁硼和钐钴废料大多是将废料中稀土(Nd、Dy、Sm)提取出来，对废料中其它金属(Co、Fe、B)的回收利用很少报道。实际上，钴(Co)在我国是一个稀缺的战略资源，它在钐钴磁铁中所占比例很高。硼(B)的价值也很高。合成钕铁硼和钐钴磁铁的终极原料有三种(I)稀土金属(Nd.Dy.Sm) ； (2)金属硼；(3)Fe-Co合金。其中稀土金属(Nd、Dy、Sm)可由相应氧化物为原料，在氟化物体系中电解制得；金属硼可由氧化硼为原料通过金属镁或铝高温还原得到。因此，制备钕铁硼和钐钴磁铁的初始原料有三种(I) 稀土金属(Nd、Dy、Sm)氧化物；(2)氧化硼；(3)Fe-Co合金。本专利技术就是用钕铁硼和钐钴磁铁的废料为原料回收制备这三种初始原料，以达到循环利用钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土和其它金属的目的。目前国内外回收利用钕铁硼和钐钴废料的方法有湿法冶金、氯化冶金和氢气还原法，并且国内几乎都是用湿法冶金。其中湿法冶金主要有三种方法，即盐酸优溶法、盐酸全溶法和硫酸复盐法。上述湿法过程有以下不足之处(I)废水中氨氮浓度很高，即使处理也很难达标；(2)用草酸或碳酸氢铵沉淀稀土离子后，溶液中仍然含有较高浓度稀土和有毒重金属钴；(3)已发表的湿法冶金文献绝大多数只涉及稀土回收，很少提到钴(Co)、铁(Fe) 和硼(B)的回收；(4)湿法过程液体浸出剂体积大，批处理钕铁硼废料的量非常有限。
技术实现思路
鉴于以上湿法过程的不足，并考虑到废料中铁和钴含量很高，铁和钴与稀土和氧结合的能力差别很大，本专利技术提出用高温干法回收钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土(Nd、 Sm, Dy)和其它金属(Fe、B、Co)。本专利技术包括以下步骤I)钕铁硼或钐钴废料I呈稀细颗粒泥状，将它放入反应器I内部，向反应器I内部通入带有氧气的气体1，并将反应容器I内部最高温度控制在400-1200°C，并在此温度附近保持1-200分钟，然后将样品取出，得到焙烧后固体I ;2)将步骤(I)中焙烧后固体I磨碎得到粉末2，往粉末2中加入占其重量 5-40wt. %的碳粉3和0-5wt. %的固体添加剂粉末4,再加入粘结剂I,经造球、干燥和烘干, 将混合粉末2、3、4制成球团I。然后将球团I放入反应器2内部，整个实验加热过程中始终往反应器2内部通氩气或氩气加还原性气体(0)或4)做保护气氛，将反应器2内部最高温度控制为1000-1700°C，并在此温度附近保持1-200分钟，然后分离得到稀土氧化物渣相产品I与金属相产品I。3)将步骤2)中金属相产品I磨成粉末5，装入步骤I)所述的反应器I内部，这时反应器I内部最高温度控制在500-1200°C，并在加热过程中往反应器I内通入带有氧气的气体2，并在此最高温度附近保持1-200分钟。将炉温改变至400-1700°C中某一温度，与此同时改通氩气5-120分钟，然后再改通一氧化碳或氢气，并继续保温5-120分钟，然后分离渣/金两相。对于钕铁硼废料，分离得到氧化硼渣相产品2与金属相产品2 ;对于钐钴废料只得到金属相产品2。进一步，可以将所述步骤I)中细颗粒废料I和所述步骤3)中粉末5造成小球，再加入相应反应器中。进一步，所述步骤2)中碳粉3可以是冶金焦炭、活性碳或石油焦等类似单质碳材料。进一步，所述步骤2)中固体添加剂粉末4可以是含硼、氧、碳三种元素中的其中两种组成的一种或多种化合物。进一步，所述步骤2)中粘结剂1，它可以是固体(如固体酚醛树脂)，也可以是液体(如酵母粉和水混合加热制成的液体粘结剂)；它可以是含碳的有机物(如液态酚醛树脂)，也可以是含碳有机物加无机物(如酵母粉加水)。进一步，所述步骤I和3中反应器I可以是隧道窑、箱式气氛炉、冶金高炉、管式气氛炉等类似反应器。进一步，所述步骤2中反应器2可以是冶金电炉、冶金高炉、箱式气氛炉、管式气氛炉等类似反应器。进一步，所述步骤2)中渣相产品I和金属相产品I以及步骤3)中渣相产品2和金属相产品2，可以在高温熔融状态下流动分离，也可以在室温下机械分离。进一步，所述步骤I中颗粒废料1，所述步骤2中粉料2，3，4以及所述步骤3中粉料5的优化粒径都小于O. I毫米。进一步，所述步骤2)中固体添加剂粉末4可以加，也可以不加。进一步，所述步骤3)中渣相氧化硼产品2可以继续用金属如镁或铝在高温非氧化气氛中下还原成金属硼；所述步骤2)中渣相稀土氧化物产品2可以继续在氟化物体系中电解制得相应稀土金属。所述步骤I)的目的是将废料I中稀土金属全部氧化成相应氧化物。根据冶金 Ellingham氧势图,稀土金属(Nd、Sm、Dy)比其它金属(Fe、B、Co)更容易被氧化。所述步骤2)的目的是将粉末2中其它金属(Fe、B、Co)的氧化物选择性还原成相应金属，而不使稀土金属(Nd、Sm、Dy)氧化物还原,根据冶金Ellingham氧势图，这是可能的。另一目的是将渣相产品I与金属相产品I分开。所述步骤3)的目的一是将粉末5中其它金属(Fe、B、Co、C)中碳氧化成CO或CO2 而除去，同时使其中金属硼氧化成相应氧化硼，这时金属铁和钴也不可避免地被部分或全部氧化。所述步骤3)的另一目的是用CO或H2将生成的氧化铁或氧化铁选择性还原成相应金属，而根据热力学定律氧化硼不会被CO或H2还原。本专利技术所用回收钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土和其它金属的方法与现有技术相比，具有以下优点和有益效果(I)已发表的湿法冶金文献绝大多数只涉及稀土回收，很少提到钴(Co)、铁(Fe) 和硼(B)的回收，本专利技术实现了废料中所有有价金属的回收利用。(2)整个过程没有涉及废液，较湿法环保。(3)整个过程批处理量比湿法大，并有可能实现连续生产。(4)由此专利技术得到的三种产物稀土氧化物(Nd、Sm、Dy)、氧化硼(B2O3)、铁钴(Fe、 Co)合金恰好是制造原始磁性材料的初始原料,从而可实现废料循环利用。附图说明图I为本专利技术实施实例的工艺流程图，表示用钕铁硼的废料为原料制备稀土金属 (Nd,Dy, Sm)氧化物(渣相I)、氧化硼(渣相2) ,Fe-Co合金(金相2)这三种初始原料；并且表示或是用钐钴磁铁的废料为原料制备稀土金属(Sm)氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种回收钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土(Nd、Sm、Dy)和其它金属(Fe、B、Co)的方法步骤如下：1)钕铁硼或钐钴废料1呈稀细颗粒泥状，将它放入反应器1内部，向反应器1内部通入带有氧气的气体1，并将反应容器1内部最高温度控制在400?1200℃，并在此温度附近保持1?200分钟，然后将样品取出，得到焙烧后固体1；2)将步骤(1)中焙烧后固体1磨碎得到粉末2，往粉末2中加入占其重量5?40wt.％的碳粉3和0?5wt.％的固体添加剂粉末4，再加入粘结剂1，经造球、干燥和烘干，将混合粉末2、3、4制成球团1。然后将球团1放入反应器2内部，整个实验加热过程中始终往反应器2内部通氩气或氩气加还原性气体(CO或H2)做保护气氛，将反应器2内部最高温度控制为1000?1700℃，并在此温度附近保持1?200分钟，然后分离得到稀土氧化物渣相产品1与金属相产品1。3)将步骤2)中金属相产品1磨成粉末5，装入步骤1)所述的反应器1内部，这时反应器1内部最高温度控制在500?1200℃，并在加热过程中往反应器1内通入带有氧气的气体2，并在此最高温度附近保持1?200分钟。将炉温改变至400?1700℃中某一温度，与此同时改通氩气5?120分钟，然后再改通一氧化碳或氢气，并继续保温5?120分钟，然后分离渣/金两相。对于钕铁硼废料，分离得到氧化硼渣相产品2与金属相产品2；对于钐钴废料只得到金属相产品2。...
【技术特征摘要】
1.一种回收钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土(Nd、Sm、Dy)和其它金属(Fe、B、Co)的方法步骤如下 1)钕铁硼或钐钴废料I呈稀细颗粒泥状，将它放入反应器I内部，向反应器I内部通入带有氧气的气体1，并将反应容器I内部最高温度控制在400-1200°C，并在此温度附近保持1-200分钟，然后将样品取出，得到焙烧后固体I ; 2)将步骤(I)中焙烧后固体I磨碎得到粉末2，往粉末2中加入占其重量5-40wt.%的碳粉3和0-5wt. %的固体添加剂粉末4，再加入粘结剂1，经造球、干燥和烘干，将混合粉末.2、3、4制成球团I。然后将球团I放入反应器2内部，整个实验加热过程中始终往反应器2内部通氩气或氩气加还原性气体(0)或4)做保护气氛，将反应器2内部最高温度控制为1000-170(TC，并在此温度附近保持1-200分钟，然后分离得到稀土氧化物渣相产品I与金属相产品I。3)将步骤2)中金属相产品I磨成粉末5，装入步骤I)所述的反应器I内部，这时反应器I内部最高温度控制在500-1200°C，并在加热过程中往反应器I内通入带有氧气的气体2，并在此最高温度附近保持1-200分钟。将炉温改变至400-1700°C中某一温度，与此同时改通氩气5-120分钟，然后再改通一氧化碳或氢气，并继续保温5-120分钟，然后分离渣/金两相。对于钕铁硼废料，分离得到氧化硼渣相产品2与金属相产品2 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈少波，
申请(专利权)人：沈少波，
类型：发明
国别省市：
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