一種處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，將物料破碎成粉料，用電解質(zhì)溶液潤濕、分散，調(diào)漿；然后加入氧化劑控制電位+400～+800mV，加入無機(jī)酸控制pH2.5～4.5；在溫度50～90℃條件下浸出30～80min；浸出完成后，進(jìn)行固液分離和濾渣洗滌；對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液凈化、富集、分離稀土，濾渣經(jīng)洗滌后作為生產(chǎn)鐵產(chǎn)品的原料。本發(fā)明采用弱酸性氧化浸出，提高了稀土提取率，并方便后續(xù)采用多種方法提取稀土；而且降低酸、堿及其他化學(xué)品用量；不采用高溫氧化法、降低能耗。
【專利說明】一種處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從回收資源中分離和提取有價(jià)物質(zhì)的方法，屬資源循環(huán)利用領(lǐng)域。具體涉及一種處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釹鐵硼永磁材料，被稱為“磁王”，具有優(yōu)異的磁性能，廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。釹鐵硼材料含有金屬釹或鐠釹合金、金屬鏑等稀土金屬，是稀土在現(xiàn)代材料應(yīng)用的最大市場(chǎng)領(lǐng)域；我國目前釹鐵硼永磁材料的年產(chǎn)量已超過10萬噸，使用稀土金屬超過3萬噸。在釹鐵硼磁體生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生約為原料重量20%的釹鐵硼廢料(包括車削塊和油浸廢料等)。目前每年產(chǎn)生釹鐵硼廢料超過2萬噸，含有超過6000噸稀土金屬，是稀土的重要二次資源。為了節(jié)約資源，同時(shí)減少工業(yè)垃圾，保護(hù)環(huán)境，對(duì)釹鐵硼廢料資源化綜合利用十分必要；開發(fā)利用釹鐵硼廢料，將產(chǎn)生顯著的社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]目前，對(duì)釹鐵硼廢料的處理，一般先將釹鐵硼分解，使有價(jià)稀土進(jìn)入溶液，再進(jìn)行濕法凈化、分離，生產(chǎn)稀土釹(或鐠釹)、鏑(或鏑鋱)。溶液除鐵凈化和稀土分離方法眾多，并且工藝成熟，可根據(jù)溶液中成分的具體情況，合理選用。釹鐵硼廢料的處理的關(guān)鍵是廢料的高效、經(jīng)濟(jì)分解(或溶解)。
[0004]釹鐵硼廢料的溶解方法常用酸全溶法、氧化-酸優(yōu)溶法[I]。酸全溶法是用酸(鹽酸或硫酸)溶解廢料；鹽酸全 溶法采用萃取法除鐵、稀土分離，硫酸全溶法采用硫酸復(fù)鹽法除鐵、稀土萃取分離。氧化-酸優(yōu)溶法通過將廢料氧化成氧化物，再控制酸度對(duì)氧化物中稀土進(jìn)行浸出、限制鐵溶解；氧化有高溫氧化焙燒法[I]和常溫(酸性)空氣氧化法[2]，氧化焙燒速度快、效率高，而空氣氧化速度慢、占用場(chǎng)地大。
[0005]很明顯，鹽酸酸全溶法耗酸量大、硫酸溶解-復(fù)鹽法消耗化工材料多，氧化-酸優(yōu)溶法工序長、耗能高，針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種化工材料消耗少、能耗低的高效、經(jīng)濟(jì)、短流程處理釹鐵硼廢料的方法。[I]蘇勁松，齊美富.釹鐵硼廢料資源化利用工藝綜述[J].中國資源綜合利用，2008，26 (I I):
[0006]4 ~5
[0007][2]林劍.P201110058039.5 (CN102206755)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)釹鐵硼磁性材料廢料的處理，提供一種采用濕法銹蝕的冶金方法、具有普適性的大規(guī)模處理含鐵有價(jià)金屬合金類復(fù)雜物料，尤其是廢舊釹鐵硼料的技術(shù)方案，本發(fā)明方法能從各種含鐵復(fù)雜合金物料中經(jīng)濟(jì)、高效地提取有價(jià)成分，并實(shí)現(xiàn):
[0009](I)技術(shù)方案能處理各種含鐵的有色金屬合金物料，尤其是廢舊釹鐵硼料；
[0010](2)短流程高效提取高鐵合金物料中的有價(jià)金屬；
[0011](3)降低處理釹鐵硼磁性材料廢料的成本、減少工廠設(shè)備設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用；[0012](4)提高設(shè)備產(chǎn)能，節(jié)約能耗；
[0013](5)采用酸、堿和鹽等化學(xué)材料少；無排放，易于環(huán)境治理。
[0014]釹鐵硼永磁 材料是以金屬間化合物RE2Fe14B為基礎(chǔ)的永磁材料。它的主要成分為:稀土金屬釹(或鐠釹)29~32.5% ;金屬元素鐵63.95~68.65% ;非金屬元素硼1.1~1.2% ；及少量添加鏑0.6~1.2%、鈮0.3~0.5%、鋁0.3~0.5%和銅0.05~0.15%等。
[0015]在釹鐵硼磁性體加工過程中產(chǎn)生的廢棄料，成分與廢料磁材料的成分相當(dāng)。將釹鐵硼材料視作鐵合金，可以通過在適當(dāng)條件下銹蝕鐵、分解磁性材料，選擇性地溶解非鐵成分。通過對(duì)鐵合金的銹蝕研究表明，在pH> 1.0的弱酸性溶液中，用氧化劑(如氧氣、氯氣、氯酸鹽、次氯酸鹽等)處理可將合金中的鐵轉(zhuǎn)化為FeOOH，而其他活潑金屬(如稀土等)可溶解進(jìn)入溶液中:
[0016]4Fe+02+2H20==4Fe00H
[0017]4Nd+302+12H+==4NcT+6H20
[0018]2Co+02+4H+==2Co2++2H20
[0019]明顯地，通過簡單地處理，即可實(shí)現(xiàn)釹鐵硼的分解、選擇性地分離稀土和鐵；在過程中稀土進(jìn)入水溶液中，鐵以不溶物留在渣中。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了處理廢棄釹鐵硼料溶出有價(jià)成分工藝路線，包括如下步驟:
[0020]將物料破碎成粉料，用電解質(zhì)溶液潤濕、分散，調(diào)漿；然后加入氧化劑控制電位+400~+800mV，加入無機(jī)酸控制ρΗ2.5~4.5 ;在溫度50~90°C條件下浸出30~80min ；浸出完成后，進(jìn)行固液分離和濾渣洗滌；對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液凈化、富集、分離稀土，濾渣經(jīng)洗滌后作為生產(chǎn)鐵產(chǎn)品的原料。
[0021]上述方法中將物料破碎、磨粉、過篩，處理成-60目粉料；所述的物料磨粉是在惰性氣體保護(hù)下操作；粉料與電解質(zhì)溶液按液固質(zhì)量比3:1~10:1調(diào)楽:。
[0022]上述方法中的電解質(zhì)溶液為鈉、銨的氯化物、硫酸鹽或硝酸鹽溶液；電解質(zhì)溶液的濃度為0.2~4.0mol/L ;氧化劑包括工業(yè)氧氣、空氣、氯氣、雙氧水、硝酸或氯化鐵；無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸或硝酸。電解質(zhì)溶液優(yōu)先采用氯化鈉溶液；氧化劑優(yōu)先采用工業(yè)氧氣；無機(jī)酸優(yōu)先采用鹽酸。
[0023]上述方法中濾渣洗滌液返回配制電解質(zhì)溶液。
[0024]對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液，用水解法進(jìn)一步除鐵凈化；采用化學(xué)沉淀、溶劑萃取富集、分離稀土。化學(xué)沉淀法包括碳酸鹽沉淀法、氫氧化物沉淀法、草酸鹽沉淀法等；溶劑萃取法可采用有機(jī)膦萃取體系、有機(jī)酸萃取體系等。經(jīng)富集后的稀土化合物，再經(jīng)溶劑萃取分離鏑釹、精加工制取鏑和釹(鐠)的化合物產(chǎn)品。
[0025]本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)與積極效果:
[0026](I)采用弱酸性氧化浸出，提高了稀土提取率，并方便后續(xù)采用多種方法提取稀土。采用選擇性高的弱酸性氧化浸出方案，通過對(duì)體系電位、PH值的控制，選擇性浸出稀土-鐵合金粉體中的稀土，稀土浸出率高；同時(shí)由于稀土進(jìn)入溶液，方便采用多種方法進(jìn)行稀土的富集與提取。
[0027](2)不采用完全溶解，降低酸、堿及其他化學(xué)品用量；不采用高溫氧化法、降低能耗。
[0028](3)采用本發(fā)明方法將物料中稀土浸出進(jìn)入溶液后，稀土的提取工藝選擇具有較大的靈[0029]活性，可針對(duì)稀土產(chǎn)品市場(chǎng)及后續(xù)工藝的要求進(jìn)行選擇，如采用化學(xué)沉淀法得中間產(chǎn)品
[0030]外售，或直接用溶劑萃取法進(jìn)行精制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，而不會(huì)限制本發(fā)明。
[0033]實(shí)施例用廢舊釹鐵硼料的主要成分及含量(％)為:稀土 (鐠、釹和鏑)32.61% ;金屬元素鐵65.62%。物料經(jīng)加工處理成-60目粉料。
[0034]實(shí)施例1
[0035]用2.2mol/L氯化鈉溶液將粉狀物料按液固質(zhì)量比4:1調(diào)漿后，加熱、攪拌進(jìn)行稀土溶出。按照總浸出時(shí)間劃分為三段浸出操作；每段浸出時(shí)間20min ;控制第一、二、三段溫度分別為85~90°C、80~85°C和70~80°C;每段浸出均鼓入工業(yè)氧氣；鹽酸分別從第一、第二段加入，控制浸出槽中溶液電位+400~+600mV、pH2.5~3.5 ;第三段為浸出后段，浸出終點(diǎn)為溶液電位+600~+800mV、pH3.5~4.5。溶出過程完成、固液分離后，濾液中主要金屬兀素含量(g/L)為:稀土 65.7 ；Fe4.6。
[0036]經(jīng)處理，廢舊釹鐵硼物料中稀土、鐵的浸出率(％)分別為:88.7 ；3.1。
[0037]實(shí)施例2
[0038]用0.8mol/L氯化鈉溶液將粉狀物料按液固質(zhì)量比8:1調(diào)漿后，加熱、攪拌進(jìn)行稀土溶出。按照總浸出時(shí)間劃分為四段浸出操作；每段浸出時(shí)間IOmin ;控制第一、二、三、四段溫度分別為75~80°C、70~75°C、70~75°C和50~70°C;每段浸出均鼓入工業(yè)氧氣；鹽酸分別從第一、第二、第三段加入，以控制浸出槽中溶液電位+500~+700mV、pH2.5~3.5 ;第四段為浸出后段，浸出終點(diǎn)為溶液電位+700~+800mV、pH3.5~4.5。溶出過程完成、固液分離后，濾液中主要金屬元素含量(g/L)為:稀土 35.0 ；Fe2.7。
[0039]經(jīng)處理，廢舊釹鐵硼物料中稀土、鐵的浸出率(％)分別為:90.2 ；3.5。
【權(quán)利要求】
1.一種處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將物料破碎成粉料，用電解質(zhì)溶液潤濕、分散，調(diào)漿；然后加入氧化劑控制電位+400~+800mV，加入無機(jī)酸控制pH2.5~4.5 ;在溫度50~90°C條件下浸出30~80min ;浸出完成后，進(jìn)行固液分離和濾渣洗滌；對(duì)分離固體浸出渣后的浸出液凈化、富集、分離稀土，濾渣經(jīng)洗滌后作為生產(chǎn)鐵產(chǎn)品的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 將物料破碎、磨粉、過篩，處理成-60目粉料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于: 所述的物料磨粉是在惰性氣體保護(hù)下操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 粉料與電解質(zhì)溶液按液固質(zhì)量比3:1~10:1調(diào)漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 所述的電解質(zhì)溶液為鈉、銨的氯化物、硫酸鹽或硝酸鹽溶液；電解質(zhì)溶液的濃度為0.2 ~4.0mol/Lo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 所述氧化劑包括工業(yè)氧氣、空氣、氯氣、雙氧水、硝酸或氯化鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 所述無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸或硝酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 濾渣洗滌液返回配制電解質(zhì)溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理廢舊釹鐵硼料溶出稀土的方法，其特征在于， 電解質(zhì)溶液采用氯化鈉溶液；氧化劑采用工業(yè)氧氣；無機(jī)酸采用鹽酸。
【文檔編號(hào)】C22B59/00GK103540756SQ201310520713
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】胡啟陽, 李新海, 王志興, 郭華軍, 彭文杰 申請(qǐng)人:中南大學(xué)