一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法与流程

1.本发明涉及稀土冶金技术领域，具体涉及一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法。


背景技术：

2.钕铁硼是稀土磁性材料的标志性产品，因优异的磁性能而获得市场的高度认同，广泛应用在工业的各个领域。但在钕铁硼的生产制造过程中会产生四分之一左右的废料，后期的报废品也占相当不小的比例，这些废料的成分与制造钕铁硼的原料一致，含有60％以上的铁和30％左右的稀土，钕铁硼废料的回收利用，不仅有效减少了资源浪费，而且对形成环境友好型产业链大有裨益。
3.当前工业上主要采用“回转窑焙烧——雷蒙细磨——二次焙烧——盐酸优溶——除杂——萃取分离——沉淀——煅烧”的经典工艺回收稀土元素，但是大量的铁资源形成酸渣未得到回收利用，而且还存在酸溶渣量大、渣带走稀土含量多、影响稀土回收率等一系列问题。大量研究者们逐渐意识到铁和稀土等有价元素充分有效回收的重要性，因而一直在进行着新的尝试和探索。
4.现有技术公开了一种钕铁硼废料双闪综合回收的方法，该方法虽相比传统回转窑回收较节能，但由于焙砂还原所需温度较高，且易形成稀土氧化物与铁的固溶体，从而导致fe与稀土的分离效果不佳。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对钕铁硼废料进行金属铁和稀土分离时所需还原温度较高，能耗大，且fe与稀土的分离效果不佳的缺陷，从而提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法。
6.本发明所采取的技术方案具体如下：
7.本发明提供了一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
8.1)将钕铁硼废料在400℃-800℃下进行焙烧，得到焙砂；
9.2)将焙砂进行研磨，得到焙砂细粉，焙砂细粉的粒度d50小于20um；
10.3)在还原气氛下将焙砂细粉在1000℃以下进行还原，磁选分离，得到富铁相物料和富稀土相物料。
11.可选的，所述钕铁硼废料包括钕铁硼磁材制造和使用过程中产生的边角料、切削油泥、报废料以及抛光粉、超细粉中的至少一种。
12.本发明不对研磨方式做具体限定，可选的，所述研磨可选用球磨，但不限于球磨。
13.可选的，焙砂细粉的粒度d50为5-20um。
14.优选的，步骤1)中所述焙烧时间为0.5-4h。
15.可选的，所述焙砂中的稀土元素氧化率不小于95％，铁元素氧化率不小于90％。
16.优选的，步骤3)中所述还原温度为400-1000℃，还原时间为0.5-2h。
17.优选的，形成所述还原气氛的气体包括还原气体，所述还原气体选自h2、co、水煤气、页岩气中的至少一种。
18.优选的，形成所述还原气氛的气体还包括氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的至少一种。
19.可选的，还原气体和氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气的体积比为3：(1-10)。
20.可选的，所述铁氧化物的还原率不小于90％。
21.优选的，所述磁选分离步骤中磁场强度为10gs-10t。
22.优选的，所述还原过程在还原炉或闪速炉中进行。
23.优选的，所述还原步骤结束后还包括将还原产物用有机溶剂进行封存的步骤。
24.优选的，所述有机溶剂为乙醇。
25.优选的，所述富铁相物料中金属铁的质量含量不小于85％；
26.所述富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量不小于85％。
27.本发明技术方案，具有如下优点：
28.(1)本发明提供的钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：1)将钕铁硼废料在400℃-800℃下进行焙烧，得到焙砂；2)将焙砂进行研磨，得到焙砂细粉，焙砂细粉的粒度d50小于20um；3)在还原气氛下将焙砂细粉在1000℃以下进行还原，磁选分离，得到富铁相物料和富稀土相物料。
29.本发明通过将钕铁硼废料在400℃-800℃下进行焙烧，节约了大量能耗，同时避免了烧结形成难溶的“铁—稀土—氧”化合物，为后续工序获得良好的物相条件；然后将得到的焙砂进行研磨，控制焙砂细粉的粒度d50小于20um，使铁和稀土的氧化物分子尽量以单体解聚的状态分散在物料中，充分利用超细铁粉能在低温下还原的特性，通过在还原气氛下将焙砂细粉在1000℃以下进行还原和磁选分离，得到富铁相物料和富稀土相物料，从而节能又高效的实现了铁元素和稀土元素的富集和分离。
30.同时本发明通过在还原气氛下将焙砂细粉在1000℃以下进行还原提高安全系数的同时大大节省能源消耗，且获得粒度分散的金属铁和稀土氧化物颗粒在干燥空气中不易被再度氧化，有利于后续分离铁；利用磁选分离铁是利用金属铁的吸磁性和稀土氧化物颗粒的无吸磁性将富铁相和富稀土相用物理的方法分开，能耗极小且操作环保，分离效果明显，更有利于后续铁资源的高值利用和稀土的高效回收。本发明提供的分离方法操作温度低，大幅节能降耗且富铁相与富稀土相分离效果明显，具有良好的工业应用价值。
31.(2)本发明能广泛用于从各种钕铁硼废料中回收有价金属的铁和稀土的有效预处理过程，具有良好的推广应用价值。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1本发明实施例1钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法的工艺流程图。
具体实施方式
34.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
35.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
36.以下实施例和对比例中所用钕铁硼废料中金属铁质量含量为67.67％，稀土氧化物质量含量为28.62％。
37.实施例1
38.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
39.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
40.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝10.56um的焙砂细粉；
41.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为10000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为95％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为85％。
42.实施例2
43.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
44.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为650℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
45.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝13.87um的焙砂细粉；
46.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为20000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为98％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为89％。
47.实施例3
48.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
49.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为3h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
50.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝15.56um的焙砂细粉；
51.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为30000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为94％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为86％。
52.实施例4
53.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
54.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
55.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝17.56um的焙砂细粉；
56.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度800℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为40000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为96％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为88％。
57.实施例5
58.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
59.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
60.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝9.75um的焙砂细粉；
61.3)将焙砂细粉置于还原炉内在体积比为3：7的氢气和氮气氛围下进行还原，还原温度1000℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为50000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为97％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为93％。
62.实施例6
63.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
64.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为750℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
65.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝14.26um的焙砂细粉；
66.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度900℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为1000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为99％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为95％。
67.实施例7
68.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
69.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
70.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝18.82um的焙砂细粉；
71.3)将焙砂细粉置于还原炉内在一氧化碳氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1.5h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为50gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为87％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为88％。
72.实施例8
73.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
74.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为650℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
75.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝12.27um的焙砂细粉；
76.3)将焙砂细粉置于还原炉内在一氧化碳氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1.5h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为100gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为86％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为92％。
77.实施例9
78.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
79.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为3h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
80.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝10.39um的焙砂细粉；
81.3)将焙砂细粉置于还原炉内在一氧化碳氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间2h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为200gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为89％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为91％。
82.实施例10
83.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
84.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
85.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝16.67um的焙砂细粉；
86.3)将焙砂细粉置于还原炉内在一氧化碳氛围下进行还原，还原温度800℃，还原时间2h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为300gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为93％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为96％。
87.实施例11
88.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
89.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
90.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝11.29um的焙砂细粉；
91.3)将焙砂细粉置于还原炉内在一氧化碳氛围下进行还原，还原温度1000℃，还原时间1.5h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为400gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为94％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为98％。
92.实施例12
93.本实施例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
94.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为750℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
95.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝15.52um的焙砂细粉；
96.3)将焙砂细粉置于闪速炉内在一氧化碳氛围下进行还原，还原温度900℃，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为1000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为
96％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为97％。
97.对比例1
98.本对比例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
99.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
100.2)将焙砂置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为10000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为73.35％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为77.68％。
101.对比例2
102.本对比例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
103.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
104.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝50um的焙砂细粉；
105.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度600℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为10000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为72.87％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为71.16％。
106.对比例3
107.本对比例提供一种钕铁硼焙砂中有价金属元素的分离方法，包括以下步骤：
108.1)将钕铁硼废料置于密封性好的燃烧炉内进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，使钕铁硼废料充分氧化，得到焙砂；
109.2)将焙砂进行球磨，得到粒度d50＝10.56um的焙砂细粉；
110.3)将焙砂细粉置于还原炉内在氢气氛围下进行还原，还原温度1200℃，还原时间1h，还原后产物立即用乙醇封存，避免fe的在空气中氧化，然后利用磁选机进行磁选分离，磁选分离的磁场强度为10000gs，得到富铁相物料和富稀土相物料，富铁相物料中金属铁的质量含量为81.16％，富稀土相物料中稀土氧化物的质量含量为79.83％。
111.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。