釹鐵硼廢料資源化回收利用研究(一)

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前言

2017 年中國燒結釹鐵硼市場產量10.4 ,全球燒結市場產量 12 萬噸。 WTGs 預測在20202030 年期間釹鐵硼的年平均需求增長率將增長 10%。這些數據表明釹鐵硼永磁材料的市場需求很高,并且中國的釹鐵硼產量占有很高的份額,這促進了釹鐵硼永磁產業的發展。釹鐵硼永磁材料生產工藝相對成熟,但仍然存在一些問題。在釹鐵硼的生產過程中,由于工藝和設備的原因,在生產過程中會產生占原材料約 25%的廢料,其中稀土成分的質量分數約占 33%。所以釹鐵硼廢料的綜合回收利用有很大的潛在價值, 釹鐵硼廢料中稀土的回收也越來越得到重視。稀土資源不可再生,使用經濟有效的方法回收利用釹鐵硼廢料中的有價物質,能夠創造一定的經濟價值、節約資源和減少對環境的污染。下圖為近幾年全球燒結釹鐵硼產量。


全球燒結釹鐵硼磁體年產量全球燒結釹鐵硼磁體年產量
Global annual production of sintered Nb-Fe-B magnets

中國每年會產生很多釹鐵硼廢料,這些廢料中含有大量的稀土等有價元素。對釹鐵硼廢料進行資源化回收利用有助于改善中國稀土資源短缺、環境污染和資源浪費的問題。釹鐵硼永磁材料的生產方法主要有燒結法和黏結法。其中燒結釹鐵硼占有較大的比重,因此廢料多來源于燒結工藝。燒結釹鐵硼的工藝流程:混料熔煉鑄錠破碎制粉磁場取向成型燒結熱處理后加工充磁。釹鐵硼廢料的產生主要來自機械加工時的損耗以及表面處理時不合格的產品。由于不同的生產工藝,釹鐵硼廢料形態也有很大不同,有呈粉狀、粒狀、塊狀、泥狀等形態,含水量也不相同,而且不同釹鐵硼廢料的結構和質地也不同,這也給釹鐵硼廢料的處理帶來了一定的難度。


研究比較多的是采用鹽酸、硫酸等進行酸浸分解釹鐵硼廢料,再進一步回收稀土。該方法操作簡單,浸出率高,工藝成熟,但會產生大量的酸性廢水,污染環境,處理成本高。而且環保的要求越來越嚴格,尋找更加環保有效 的處理釹鐵硼廢料的方法很有必要。

鹽酸優溶法回收釹鐵硼廢料中的稀土


鹽酸優溶法要在嚴格控制 pH 及稀土濃度的條件下使稀土優先溶解,然后進行稀土分離,最后得到稀土的氧化物。 主要工序為氧化焙燒、除雜、萃取分 離、沉淀、灼燒。 


鹽酸優溶法工藝示意
Schematicdiagram of the process of hydrochloric acid solution

鹽酸優溶法操作流程簡單,得到的稀土氧化物的純度高。鹽酸優溶的關鍵在于釹鐵硼廢料的氧化焙燒,焙燒得到稀土的氧化物和三氧化二鐵(Fe2O3),低濃度的酸會優先溶解稀土氧化物,達到選擇性浸出的效果。但由于使用低濃度的酸,廢料溶解的效率不高,而且會產生大量廢水。

影響因素:鹽酸用量、pH 值、溫度影響稀土含量。

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