[发明专利]回收钕铁硼和钐钴磁性材料废料中稀土和其它金属方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1-2wt.％。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：(1)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：(1)稀土金属(Nd、Dy、Sm)氧化物；(2)氧化硼；(3)Fe-Co合金。本发明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：(1)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。

发明内容

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，本发明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)。本发明包括以下步骤：

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。

进一步，可以将所述步骤1)中细颗粒废料1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。