钕铁硼废料资源化回收利用研究(一)

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前言

2017 年中国烧结钕铁硼市场产量10.4 ,全球烧结市场产量 12 万吨 WTGs 预测在20202030 年期间钕铁硼的年平均需求增长率将增长 10%。这些数据表明钕铁硼永磁材料的市场需求很高,并且中国的钕铁硼产量占有很高的份额,这促进了钕铁硼永磁产业的发展。钕铁硼永磁材料生产工艺相对成熟,但仍然存在一些问题。在钕铁硼的生产过程中,由于工艺和设备的原因,在生产过程中会产生占原材料约 25%的废料,其中稀土成分的质量分数约占 33%。所以钕铁硼废料的综合回收利用有很大的潜在价值, 钕铁硼废料中稀土的回收也越来越得到重视。稀土资源不可再生,使用经济有效的方法回收利用钕铁硼废料中的有价物质,能够创造一定的经济价值、节约资源和减少对环境的污染。下图为近几年全球烧结钕铁硼产量。


全球烧结钕铁硼磁体年产量全球烧结钕铁硼磁体年产量
Global annual production of sintered Nb-Fe-B magnets

中国每年会产生很多钕铁硼废料,这些废料中含有大量的稀土等有价元素。对钕铁硼废料进行资源化回收利用有助于改善中国稀土资源短缺、环境污染和资源浪费的问题。钕铁硼永磁材料的生产方法主要有烧结法和黏结法。其中烧结钕铁硼占有较大的比重,因此废料多来源于烧结工艺。烧结钕铁硼的工艺流程:混料熔炼铸锭破碎制粉磁场取向成型烧结热处理后加工充磁。钕铁硼废料的产生主要来自机械加工时的损耗以及表面处理时不合格的产品。由于不同的生产工艺,钕铁硼废料形态也有很大不同,有呈粉状、粒状、块状、泥状等形态,含水量也不相同,而且不同钕铁硼废料的结构和质地也不同,这也给钕铁硼废料的处理带来了一定的难度。


研究比较多的是采用盐酸、硫酸等进行酸浸分解钕铁硼废料,再进一步回收稀土。该方法操作简单,浸出率高,工艺成熟,但会产生大量的酸性废水,污染环境,处理成本高。而且环保的要求越来越严格,寻找更加环保有效 的处理钕铁硼废料的方法很有必要。

盐酸优溶法回收钕铁硼废料中的稀土


盐酸优溶法要在严格控制 pH 及稀土浓度的条件下使稀土优先溶解,然后进行稀土分离,最后得到稀土的氧化物。 主要工序为氧化焙烧、除杂、萃取分 离、沉淀、灼烧。 


盐酸优溶法工艺示意
Schematicdiagram of the process of hydrochloric acid solution

盐酸优溶法操作流程简单,得到的稀土氧化物的纯度高。盐酸优溶的关键在于钕铁硼废料的氧化焙烧,焙烧得到稀土的氧化物和三氧化二铁(Fe2O3),低浓度的酸会优先溶解稀土氧化物,达到选择性浸出的效果。但由于使用低浓度的酸,废料溶解的效率不高,而且会产生大量废水。

影响因素:盐酸用量、pH 值、温度影响稀土含量。

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