[发明专利]分离钕铁硼合金废料中稀土元素并直接制备稀土金属的方法

说明书

本发明涉及一种分离钕铁硼合金废料中稀土元素并直接制备稀土金属的方法，包括步骤：将切割后的钕铁硼合金废料直接作为阳极，通过控制阳极电位使得合金中的稀土元素选择性溶解，并通过控制阳极电流密度使钕铁硼合金废料形成开孔的微观结构，从而促进合金内部的稀土元素快速溶解进入电解质；由于电解质中只存在稀土离子和锂离子，因此可通过电解直接制备稀土金属。本发明提供的方法不仅能够有效的从钕铁硼合金废料中分离稀土元素，而且可以直接制备稀土金属，同时阳极反应不产生气体，避免了传统生产稀土金属过程中生成的阳极气体对环境造成的污染，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。

技术领域

本发明涉及钕铁硼废料回收技术领域，具体涉及一种分离钕铁硼合金废料中稀土元素并直接制备稀土金属的方法。

背景技术

自1983年Sagawa等发明了钕铁硼磁性材料以来，钕铁硼仍是磁能积最大的磁性材料，因此在许多领域得到了广泛的应用。目前全球已经生产了150多万吨钕铁硼磁性材料，其中我国的产量就超过了100万吨，而且产量仍然以每年10％左右的速度增加。普通钕铁硼磁性材料的使用寿命在6-8年，高性能钕铁硼的使用寿命在20年左右。这些报废的钕铁硼合金废料中含有约30％的稀土元素，主要为稀土钕和镨，高性能钕铁硼材料中还包括少量的稀土铽和镝。回收钕铁硼合金废料中的稀土元素可以有效减少对稀土一次资源的依赖，减少固体废弃物所形成的“城市矿山”，并会产生显著的社会效益和可观的经济效益。

目前，钕铁硼合金废料中稀土元素的回收工艺大多采用如下生产工序：氧化焙烧→酸溶→除杂→萃取分离→沉淀→灼烧，所得到的稀土产品多为稀土氧化物。该方法稀土回收率高，但流程复杂，而且会产生含酸或碱的废液，存在一定的环境问题。同时回收产品为稀土氧化物，而目前稀土市场需求最大的稀土产品为稀土金属，因此需要对稀土产品进行二次加工。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种分离钕铁硼合金废料中稀土元素并直接制备稀土金属的方法，该方法不仅能够有效的从钕铁硼合金废料中分离稀土元素，而且可以直接制备稀土金属，同时阳极反应不产生气体，避免了传统生产稀土金属过程中生成的阳极气体对环境造成的污染，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。

为实现上述目的，本发明提供了一种分离钕铁硼合金废料中稀土元素并直接制备稀土金属的方法，该方法是将钕铁硼合金废料直接作为阳极，通过控制阳极电位使得钕铁硼合金废料中的稀土元素选择性氧化，并通过控制阳极电流密度使钕铁硼合金废料形成开孔的微观结构，促进钕铁硼合金废料内部的稀土元素快速溶解进入电解质，并通过电解直接制备稀土金属。

本发明提供的分离钕铁硼合金废料中稀土元素并直接制备稀土金属的方法具体包括步骤：将切割后的钕铁硼合金废料放入阳极篮中，阳极篮通过钼丝与直流电源的阳极相连；用钨丝作为阴极，铂丝作为参比电极，干燥的LiF和NdF₃作为电解质进行电解。

优选地，钕铁硼合金废料是以金属相为主的钕铁硼合金废料。

优选地，切割后的钕铁硼合金废料为10mm×10mm×10mm的块体。

优选地，阳极篮是采用钼丝制备而成。

优选地，NdF₃的质量是LiF和NdF₃质量和的0～80％。

优选地，电解的温度为850～1100℃。

优选地，相对于铂丝参比电极，阳极的电位在-2.00V至-0.29V之间。

优选地，阳极的电流密度为0.22～0.61A/cm²。

优选地，电极的距离为27～33mm。

与现有技术相比，本发明处理钕铁硼合金废料的方法具有如下的优势：