[发明专利]磁体再循环

说明书

本发明涉及用于将磁体再循环的方法和设备。尤其是，本发明涉及用于从组装件中回收稀土磁体的方法和设备。

稀土磁体，尤其是NdFeB型(钕铁硼磁体)和SmCo(钐钻)永磁体，与常规磁体相比，以它们的高磁通量与高矫顽力的结合而闻名。SmCo磁体可以以两种不同的组成得到，即SmCo₅和Sm₂(Co、Fe、Cu、Zr)₁₇。后一种组成的过渡金属含量中富含钴，但也含有其他金属如铁和铜，并且被通称为Sm₂Co₁₇。稀土磁体已在大范围的电子商品和“绿色”技术中得以应用，如风力涡轮发电机和在电动和混合动力车辆中的电动发动机。

对稀土磁体的材料供应，尤其是钕(Nd)和镝(Dy)的供应，是有限的，而且预期需求将超过供应。这将导致材料价格升高，并且这将限制NdFeB磁体的应用和绿色技术的发展，除非能够找到替代的磁体或供应来源。Dy被用作NdFeB的添加剂，NdFeB用于在发动机用途中使用的的高矫顽力磁体。Nd、钐(Sm)和Dy的有限的供应对于许多发达的经济体而言是主要问题，并且一些国家现在将这些归类于战略材料。

NdFeB磁体是最普通的稀土磁体，并且以两种形式被制造：通过烧结方法制备的完全致密磁体，和粘结磁体，其是一种具有较低性能的更廉价形式，其中，NdFeB的磁性颗粒被用树脂粘合成结构体。

目前，大约25％的烧结NdFeB磁体以每个大约13-20克的小细磁体的形式，被供给用于计算机硬盘驱动器。在硬盘驱动器寿命结束时回收和再循环NdFeB磁体是适宜的，特别是因为计算机的更新很迅速(通常＜5年)。然而，目前唯一的回收方法是通过拆解并机械移除磁体，这是一种耗费时间并且劳动密集的方法。因此这种劳动密集机械回收NdFeB磁体相对昂贵，尤其是在西方国家，在那里需要保持这种磁体的存货，以减少原材料供应制约的风险。为了从组装件中移除稀土磁体，存在若干挑战。例如，在硬盘驱动器中，磁体被嵌入在复杂的具有大量附件的电子装置中。磁体可能被Ni所被覆，它们可能被粘在组装件中，并且磁体是永磁性的。对于混合的废料流的另一个挑战是一些电子商品可能含有不同的磁体的混合物，包括NdFeB、铁氧体、AlNiCo和SmCo磁体。如果使用与机械分离相结合的磁性鉴别法，那么将得到所有这些磁体的混合物。如果SmCo与NdFeB混合在一起，那么这是一个特殊的问题，这是因为Sm污染物将对从再循环的粉末制成的任何NdFeB磁体的磁性具有非常有害的影响。

因此，存在着对于从组装件中回收稀土粒状材料的成本有效并且高效的方法的需要。

从US6533837中已知通过溶解方法回收粘结磁体，然而，这种方法不能用于烧结NdFeB磁体。

氢爆裂(HD)是一种已知的用于将稀土合金如NdFeB破碎成粉末的方法，正如Zakotnik等所描述的一样(“烧结NdFeB型烧结磁体的氢爆裂和再循环(Hydrogen Decrepitation and Recycling of Sintered NdFeB-type Sintered Magnets)”，第19届稀土永磁体及其应用国际研讨会会议录；第289-295页)。在此爆裂过程中，氢优先进入材料的富稀土晶界。最初氢与晶界处的稀土元素反应而形成氢化物化合物，而H₂被捕获在晶体结构中。随后，氢与NdFeB基体晶粒反应，形成填隙的氢固溶体，其具有～5％的体积膨胀。由于氢化物形成所导致的晶体结构的不同的体积膨胀引起脆性结构断裂，使得晶粒从材料上破碎，形成细粉末。

在SmCo₅磁体的情况下，与氢的反应与NdFeB的情况非常不同。在这种情况下，磁体基本上是单相的，并且与氢的反应包括SmCoH_x氢化物的形成，其具有被良好限定的稳定压。明显的体积膨胀使得脆性金属间化合物的氢爆裂导致细粉末。

在Sm₂Co₁₇的情况下，氢形成一系列固溶体(取决于H₂压力)，并且不存在如在SmCo₅中观察到的明显的平稳状态。体积膨胀再次导致脆性金属间化合物的爆裂。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于从含有稀土磁体的组装件中回收稀土粒状材料的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述组装件暴露在氢气中，以实现所述稀土磁体的氢爆裂，从而制备稀土粒状材料，以及

将所述稀土粒状材料与所述组装件的剩余部分分离。