一种从钕铁硼永磁粉末中回收制备稀土氧化物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从钕铁硼永磁粉末中回收制备稀土氧化物的方法，其步骤为：将钕铁硼永磁粉末与石墨粉末按质量百分比为9:1的比例混合均匀后压片，将混合样置于真空电阻炉内，然后抽真空至炉膛内气压小于10Pa，再在1200℃?1450℃温度下固相反应60min。将反应得到的样品在去离子水中水解后，通过磁选分离的方式得到稀土氢氧化物和铁粉。将得到的稀土氢氧化物在空气气氛中用马弗炉在600℃煅烧2h，得到稀土氧化物。此种方法回收的稀土氧化物纯度大于95%。本发明方法工艺流程简单，环保且成本低，易于实现工业化。
【专利说明】
一种从钕铁硼永磁粉末中回收制备稀土氧化物的方法
技术领域
[0001]本发明属于资源回收利用技术领域，涉及一种从钕铁硼永磁材料中回收稀土元素，制备稀土氧化物的方法。该工艺以钕铁硼和石墨混合粉真空下固相反应，混合样水解制备稀土氢氧化物，稀土氢氧化物煅烧得稀土氧化物。
【背景技术】
[0002]钕铁硼永磁材料作为第三代稀土永磁材料，由于其优秀的综合性能被广泛应用到现代工业的多个领域，其需求量也越来越大。然而在钕铁硼产品的生产加工过程中会产生粉状、粒状的、块状的、泥状的等各种不同形状的废料，大约占总量的30%。并且随着电子产品的老化，部分钕铁硼产品遭到废弃。因此对上述钕铁硼废料进行回收，并提取其中稀土元素将产生显著的环境效益和可观的经济效益。
[0003]稀土氧化物因为其独特的物理化学性质成为各国学者广泛研究的对象。稀土氧化物在光学材料、催化材料和磁性材料等方面有着广泛的应用。
[0004]从钕铁硼材料中回收制备稀土氧化物，不仅对稀土资源进行回收，而且制备的稀土氧化物具有极高的附加价值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是从钕铁硼永磁粉末中回收制备稀土氧化物的方法。
[0006]本发明一种从钕铁硼永磁粉末中回收制备稀土氧化物的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤:
a.钕铁硼永磁材料粉末和石墨粉末的固相反应:将某商业快淬钕铁硼永磁粉末(钕20.20%、镨4.72%、镧2.13%、铈0.26%、锆5.20%、铁66.35%和硼1.14%)和石墨粉末按质量百分比为9:1的比例混合均匀后压片;真空电阻炉抽真空至炉膛内气压小于10Pa，然后将钕铁硼和石墨混合样在所述真空电阻炉内加热至1200-1450°C，并保温60min;最后，试样随炉冷却至室温，得到含稀土碳化物的混合样；
b.混合样的水解:将上述混合样直接投入足量去离子水中水解，水解过程中，稀土碳化物与水反应生成稀土氢氧化物脱离铁基体，而试样中的石墨则漂浮到水面，同时放出大量气体;在室温中水解结束后，浮选掉漂浮在水面的石墨；
c.水解产物的磁选分离与稀土氢氧化物的煅烧:将水解产品进行磁选，经多次洗涤磁选，得到稀土氢氧化物纳米粉和铁粉;将稀土氢氧化物在空气气氛中用马弗炉在600°C煅烧2h，得到稀土二氧化物;其纯度大于95%;主要杂质为三氧化二铁和一些可固溶于铁中的元素锆和硼。
[0007]与现有方法相比，本发明方法具有以下特点:①回收制备的稀土二氧化物纯度大于95%。②国内外报道的湿法工艺通常会产生大量废水，而该工艺不仅环保而且成本低，原料只需价格低廉的石墨粉，此工艺不仅实现了稀土元素的回收，而且回收产物的附加价值高。③水解产物烃类气体可以作为燃料气体回收，进一步提高了此方法的附加价值。④铁粉作为回收副产品可以提供给钢铁企业作为炼钢的原材料。⑤该工艺流程短，通过合理的设计反应器，可以实现工业化生产。
【附图说明】
[0008]图1为稀土氧化物的X射线衍射图谱。
[0009]图2为水解后铁粉的背散射扫描电子显微照片。
【具体实施方式】
[0010]为了更好地描述本发明，下面结合实施例对本发明提供的方法作进一步详细描述。
[0011]实施例1
某商业快淬钕铁硼永磁粉末含不同元素质量百分数分别为:钕20.20%、镨4.72%、镧2.13%、铈0.26%、锆5.20%、铁66.35%和硼1.14%。回收制备稀土氧化物的条件为:将钕铁硼粉末和石墨粉末按质量百分比为9:1的比例混合均匀后压片，真空电阻炉抽真空至炉膛内气压小于10Pa，在1450°C温度下保温60min。将固相反应得到的样品与去离子水以lg/20ml的比例混合，在室温进行水解，水解时间为6h。将所得的稀土氢氧化物在空气中于600°C煅烧处理2h，得到稀土氧化物。最终得到稀土氧化物及其主要杂质的质量百分数分别为:二氧化钕69.89%、二氧化镨16.45%、二氧化镧7.96%、二氧化铈0.93%、硼0.06%、碳化锆1.30%和三氧化二铁3.41%。水解磁选后所得铁粉中稀土元素含量(质量％)为:钕7.05%，镨1.39%，镧0.71%和铈0.09%。将上述铁粉机械粉碎，全部过400目筛，粒径小于37μπι，再水解磁选所得稀土元素含量(质量％)为:钕5.91%，镨1.30%，镧0.60%和铈0.09%。由上述可知，最终回收的稀土氧化物的纯度高于95.23%，回收率高于77%。
[0012]实施例2
某商业快淬钕铁硼永磁粉末含不同元素质量百分数分别为:钕20.20%、镨4.72%、镧2.13%、铈0.26%、锆5.20%、铁66.35%和硼1.14%。回收制备稀土氧化物的条件为:将钕铁硼粉末和石墨粉末按质量百分比为9:1的比例混合均匀后压片，真空电阻炉抽真空至炉膛内气压小于10Pa，在1200°C温度下保温60min。将固相反应得到的样品与去离子水以lg/20ml的比例混合，在室温进行水解，水解时间为6h。将所得的稀土氢氧化物在空气中于600°C煅烧处理2h，得到稀土氧化物。最终得到稀土氧化物及其主要杂质的质量百分数分别为:二氧化钕66.27%、二氧化镨15.44%、二氧化镧6.98%、二氧化铈0.74%、硼1.09%、碳化锆1.80%和三氧化二铁8.68%。水解磁选后所得铁粉中稀土元素含量(质量％)为:钕8.12%，镨1.84%，镧0.81%和铈0.09%ο由上述可知，最终回收的稀土氧化物的纯度高于89.43%，回收率高于67%。
[0013]图1所示为稀土氧化物的X射线衍射图谱，由图谱可以看出除了稀土氧化物的物相夕卜，还有三氧化二铁的峰，可以推测是由于磁选分离的过程中混入的金属铁。
[0014]图2所示为水解后铁粉的背散射扫描电子显微照片，可以看出水解后铁粉表面呈鳞片状凹痕，从凹痕的大小可以看出生成的稀土碳化物粒径比铁粉粒径小很多，因此将该铁粉粉粹成更细小的颗粒可以增加水解时稀土碳化物与水接触的机会，从而提高回收率。
【主权项】
1.一种从钕铁硼永磁粉末中回收制备稀土氧化物的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤: a.钕铁硼永磁材料粉末和石墨粉末的固相反应:将某商业快淬钕铁硼永磁粉末(钕.20.20%、镨4.72%、镧2.13%、铈0.26%、锆5.20%、铁66.35%和硼1.14%)和石墨粉末按质量百分比为9:1的比例混合均匀后压片;真空电阻炉抽真空至炉膛内气压小于10Pa，然后将钕铁硼和石墨混合样在所述真空电阻炉内加热至1200-1450°C，并保温60min;最后，试样随炉冷却至室温，得到含稀土碳化物的混合样； b.混合样的水解:将上述混合样直接投入足量去离子水中水解;水解过程中，稀土碳化物与水反应生成稀土氢氧化物脱离铁基体，而试样中的石墨则漂浮到水面，同时放出大量气体;在室温中水解结束后，浮选掉漂浮在水面的石墨； c.水解产物的磁选分离与稀土氢氧化物的煅烧:将水解产品进行磁选;经多次洗涤磁选，得到稀土氢氧化物纳米粉和铁粉;将稀土氢氧化物在空气气氛中用马弗炉在600°C煅烧2h，得到稀土二氧化物;其纯度大于95%;主要杂质为三氧化二铁和一些可固溶于铁中的元素锆和硼。
【文档编号】C21B15/00GK106044830SQ201610360624
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月28日
【发明人】郭曙强, 刘杰, 郭磊, 张满, 马帅, 卞玉洋, 丁伟中
【申请人】上海大学