一種釹鐵硼廢料功能修復的方法
【專利摘要】本發明公開了一種釹鐵硼廢料功能修復的方法，包括以下步驟：以除雜后的釹鐵硼廢料為原料，經退磁，除氧化皮和鍍層，一次脫氧熔煉，配料，二次熔煉步驟得到用于生產釹鐵硼稀土永磁材料的SC片。本發明的優點在于：可充分利用現有釹鐵硼生產企業的主要工藝，最大程度地利用釹鐵硼廢料的現有成分，使其性能得以修復。通過修復的產品與新制備的釹鐵硼產品的性能沒有顯著的差異，可以直接被應用于各種儀器設備中。
【專利說明】
一種釹鐵硼廢料功能修復的方法
技術領域
[0001]本發明涉及含稀土廢料的綜合回收利用，尤其是釹鐵硼廢、舊器件的功能修復的領域。
【背景技術】
[0002]釹鐵硼稀土永磁材料(簡稱釹鐵硼)具有優異的綜合磁性能，被廣泛用于電子、機械、能源、醫療、信息等國民經濟和航空航天等國防軍工領域。
[0003]釹鐵硼磁性材料現有的主要生產工藝是以稀土金屬中的釹同金屬鐵、硼在添加其它金屬如鏑、鋪、鈷、銅等，按一定的配方經過配料、恪煉、鑄帶、制粉、成型、燒結、熱處理、切削打磨加工、防腐處理、充磁、檢驗及包裝等一系列工序而完成。磁性材料的系列產品中，釹、鐠含量約為22%-33%，含65%-69%的鐵，其余為硼、鏑、鋱、鈷、銅等。
[0004]目前，我國釹鐵硼產能已經達到30多萬噸，實際產量在10萬噸以上。釹鐵硼磁性材料在生產加工過程中，大約會產生20%?30%的邊角料、切削料和不合格品等。另外，一些淘汰、報廢的儀器設備中也可回收大量的廢釹鐵硼器件。因此每年可回收利用的廢、舊釹鐵硼廢料的數量非常巨大。
[0005]目前，大部分回收的釹鐵硼廢料是通過濕法冶金的方法回收其中的稀土釹、鏑、鋱以及鈷、銅等。其中典型的回收工藝是釹鐵硼廢品廢料一酸溶一萃取分離一回收有價金屬氧化物(或金屬)”，其中部分由廢料回收的金屬可能又被用于生產新的釹鐵硼磁性材料。該回收工藝，固然可以減少釹鐵硼二次資源的浪費，并產生一定的經濟效益，但采用濕法冶金工藝，流程較長，廢料的回收利用率也受到限制，而且還會產生新的環境污染。
[0006]因此，需要探索一種新的釹鐵硼廢料的短流程綜合利用工藝，最大限度地利用其中的有價成分，減少回收工藝流程，降低成本，提高經濟效益，同時減少二次污染的產生。本發明具備上述這些優點，一旦轉化為工業應用，將產生巨大的經濟效益和社會效益。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有的釹鐵硼廢料采用濕法冶金方法回收的不足，提供一種新型的短流程、低成本的高效率綜合利用方案。
[0008]本發明可以提供一種經濟高效的廢、舊釹鐵硼磁性材料重新利用方案，該方案可充分利用現有釹鐵硼生產企業的主要工藝，最大程度地利用釹鐵硼廢料的現有成分，使其性能得以修復。通過修復的產品與新制備的釹鐵硼產品的性能沒有顯著的差異，可以直接被應用于各種儀器設備中。
[0009]本發明顯著不同于現有的釹鐵硼廢料回收工藝，不需要通過酸浸破壞釹鐵硼本身的成分，也不需要經過濕法冶金過程回收有價金屬，而是最大限度地直接利用了釹鐵硼廢料的可用成分，具有流程短、綜合回收利用成本低、不產生二次污染、經濟效益顯著等優點。
[0010]本發明提供的釹鐵硼廢料功能修復的方法，包括以下步驟。
[0011](I)退磁:除雜后的釹鐵硼廢料在真空感應爐內進行退磁。控制溫度為350?500°C，真空度為10—MiT2Pa，保溫30?60min。
[0012](2)除氧化皮和鍍層:將步驟(I)得到退磁后的冷卻物料在滾筒除銹機內除去表面的氧化皮和鍍層，控制除銹機的轉速為20?50r/min，時間為10~30min。
[0013](3)—次脫氧熔煉:將步驟(2)得到的物料和脫氧劑一起放入真空感應爐內進行一次熔煉，所述的脫氧劑為La、Ce、Pr、Nd、Ho、Er、Tm、Y中的至少一種，控制爐內溫度為1300?1550 °C，真空度為10—IlCT3Pa，保溫30?60min;得到含氧量為0.7wt.%以下的釹鐵硼合金錠或甩片。
[0014](4)配料:由步驟(3)得到的物料，根據合金錠或甩片的化學分析結果進行控制配料。
[0015](5) 二次熔煉:將步驟(4)得到配好的物料在真空感應速凝熔煉爐內進行二次熔煉。以純度不低于99.99%的氬氣作為保護氣氛，控制爐內溫度為1350?1550°C，保溫30?60min，得到SC片。
[0016]進一步地，所述釹鐵硼廢料為釹鐵硼生產過程中的邊角料、切削料、塊狀廢料、不合格品或從報廢設備、儀器上回收的廢釹鐵硼器件中的至少一種，尺寸無具體限制。
[0017]進一步地，在步驟(4)之前先將釹鐵硼合金錠或甩片破碎成-30?-50目的顆粒。
[0018]進一步地，步驟(5)中，物料在放入真空感應速凝熔煉爐后應先在500°0700°C下預熱30min，預熱過程要不斷抽真空，當真空度達到10—1?10—2Pa時，通入氬氣保護并升溫熔煉。
[0019]進一步地，將步驟(5)得到的SC片，按照常規的釹鐵硼生產工藝進行后續加工，生產出合格的釹鐵硼磁性材料。
[0020]本發明與現有采用濕法冶金回收工藝相比所具有的優點如下。
[0021](I)對原料的適應性強，本工藝可以用于釹鐵硼制造加工過程產生的廢料，也可以用于廢舊的釹鐵硼元器件的功能恢復，且對廢舊材料的尺寸無限制。
[0022](2)本發明充分利用了釹鐵硼廢料以金屬間化合物為主，表面輕微氧化和有防腐鍍層的特性，可以充分利用現有的釹鐵硼磁性材料的生產工藝，只需增加一個一次熔煉過程，切入/切出方便且無需對現有工藝進行大幅改造，投資省。
[0023](3)本發明的工藝以RE為脫氧劑，與其它脫氧劑相比避免了加入的脫氧劑對磁體成分的破壞，并可補充在脫氧造渣過程中損失的稀土，保持磁體基礎元素成分基本穩定。
[0024](4)本發明的生產過程產生的少量氧化皮、鍍層粉末、脫氧渣、熔煉渣可用現有的回收工藝回收其中的有價成分，最終實現了釹鐵硼廢料經濟、綠色的回收利用。
[0025](5)本發明無需濕法冶金過程，僅需要對原有回收釹鐵硼材料的成分進行適當調整即可修復其主要性能。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0027]現有的釹鐵硼廢料的回收利用工藝較多，但大部分是針對釹鐵硼制造加工過程產生的廢料，未涉及數量更龐大的廢釹鐵硼元器件的直接回收利用。本發明提供了一種釹鐵硼廢料功能修復的方法，也可用于廢釹鐵硼元器件的功能恢復的方法。包括的步驟有:退磁、除氧化皮和鍍層、一次脫氧熔煉、配料以及二次熔煉。
[0028](I)退磁:除雜后的釹鐵硼廢料裝入真空感應爐內，控制溫度為350?500 V，真空度為 10—^10—2Pa，保溫 30~60min。
[0029]所述釹鐵硼廢料為釹鐵硼生產過程中的邊角料、切削料、塊狀廢料、不合格品或從報廢設備、儀器上回收的廢釹鐵硼器件中的至少一種，尺寸無具體限制。釹鐵硼廢料中可能含有泥土、灰塵等以及其他不具有磁性的雜質，應進行除雜處理，所述的除雜方法可以采用磁選、高壓氣槍沖吹等方法。
[0030](2)除氧化皮和鍍層:將步驟(I)得到退磁后的冷卻物料在滾筒除銹機內除去表面的氧化皮和鍍層。控制除銹機的轉速為20?50r/min，時間為10~30min。
[0031]釹鐵硼廢料表面通常還含有一層薄氧化皮或鍍層，廢料放入滾筒除銹機后可有效去除表面的氧化皮和鍍層，除銹后廢料將露出新鮮的表面，有利于后續工藝處理。
[0032](3)—次脫氧熔煉:將步驟(2)得到的物料和脫氧劑在真空感應爐內進行一次熔煉，所述的脫氧劑為1^工6、？匕制、!10 4^1'111、￥中的至少一種。控制爐內溫度為1300~15500C，真空度為10—IlCT3Pa，保溫30?60min;得到含氧量為0.7wt.%以下的釹鐵硼合金錠或甩片。
[0033]脫氧劑選擇為La、Ce、Pr、Nd、Ho、Er、Tm、Y中的至少一種，一方面能夠實現脫氧功能，另一方面SC片的成分本身需含有稀土，脫氧劑可補充在脫氧造渣過程中損失的稀土，與其它脫氧劑相比避免了加入的脫氧劑對磁體成分的破壞;再一方面，可充分利用Ho、Er、Tm等用量不大且用途不夠廣泛的稀土元素，達到均衡利用稀土元素的目的。
[0034](4)配料:由步驟(3)得到的物料，根據合金錠或甩片的化學分析結果進行控制配料。
[0035]利用現有檢測手段分析步驟(3)得到的合金錠或甩片的化學成分，再根據化學成分結果，選擇成分相近的釹鐵硼牌號，按照釹鐵硼牌號進行配料。為了保證后續配料時混料均勻，使反應更充分，配料前優選將步驟(3)得到的物料破碎成-30?-50目的顆粒。
[0036](5) 二次熔煉:將步驟(4)得到配好的物料在真空感應速凝熔煉爐內進行二次熔煉。以純度不低于99.99%的氬氣作為保護氣氛，控制爐內溫度為1350?1550°C，保溫30?60min，得到SC片。
[0037]物料在放入真空感應速凝熔煉爐后優先在500°0700°C下預熱30min，預熱過程要不斷抽真空，當真空度達到10—1?10—2Pa時，通入氬氣保護并升溫熔煉。本發明采用的工藝可直接與工業上的速凝鑄片技術相銜接，步驟(5)得到的SC片能夠滿足市場應用需要，按照常規的釹鐵硼生產工藝進行后續加工，可生產出合格的釹鐵硼磁性材料。
[0038]上述的除氧化皮和鍍層步驟中將得到的少量氧化皮肩和鍍層肩，一次脫氧熔煉步驟中將得到少量的脫氧渣，二次熔煉步驟中將得到少量的熔煉渣，以上廢肩、廢渣可采用現有的回收方法進行回收有價成分。
[0039]實施例1
選取10.22Kg的大小不一的塊狀廢舊釹鐵硼器件，經高壓水沖洗除雜后，置于真空感應爐內進行退磁，控制爐溫為350 0C、真空度為10—1Pa、保溫30min;退磁并冷卻后的全部產品放入滾筒除銹機內以除去氧化皮和器件的表面鍍層，控制轉速為20r/min、時間lOmin，除銹后料重9.88Kg;去鍍層物料加入0.28Kg金屬鈰(Ce)為脫氧劑進行熔煉，控制溫度為1300°C、真空度為lOAa、保溫30min，得到9.76Kg的合金錠，經分析合金錠的主要成分為:RE 30.78%、Fe 65.63%,B 0.99%、0 0.15%、余量2.45%，將合金錠破碎成-30目的顆粒。根據物料的化學成分，按照生產N42M的磁性材料進行配料;配好的物料放入真空感應速凝熔煉爐內，在500°C下預熱30min，預熱過程需要不斷抽真空，當真空度達到10—1Pa后，向爐體充入純度為99.99%的氬氣至4 X 12Pa，升溫進行速凝熔煉，控制熔煉溫度為1350°C，保溫30min，得到SC片;將得到的SC片按照正常的釹鐵硼生產工藝進行后續加工制備，生產出釹鐵硼磁性材料；測試其磁性能為:Br=I 2.9-13.5KGs、HcJ=15.9-16.8K0e、(BH)max=39.7-42.2MG0e。
[0040] 實施例2
選取10.09Kg的大小不一的塊狀廢舊釹鐵硼器件，經高壓水沖洗除雜后，置于真空感應爐內進行退磁，控制爐溫為500 0C、真空度為10—2Pa、保溫60min;退磁并冷卻后的全部產品放入滾筒除銹機內以除去氧化皮和器件的表面鍍層，控制轉速為50r/min、時間lOmin，除銹后料重9.25Kg;去鍍層物料加入0.26Kg金屬釔(Y)為脫氧劑進行熔煉，控制在溫度為1550 V、真空度為10—3Pa、保溫60min，得到9.18Kg的合金錠，分析合金錠的主要成分為:RE 30.75%、Fe 65.80%,B 0.99%、0 0.13%、余量2.33%，將合金錠破碎成-50的顆粒。根據物料的化學成分，按照生產N40H的磁性材料進行配料;配好的物料放入真空感應速凝熔煉爐內，在700°C下預熱30min，預熱過程需要不斷抽真空，當真空度達到10—2Pa后，向爐體充入純度為99.99%的氬氣至4 X 12Pa,升溫進行速凝熔煉，控制熔煉溫度為1550°C，保溫60min，得到SC片;得到的SC片按照正常的釹鐵硼生產工藝進行后續加工制備，生產出釹鐵硼磁性材料;測試其磁性能為:Br=I 2.5-12.8KGs、HcJ=18.8-19.8K0e、(BH)max=38.5-40.6MG0eo[0041 ] 實施例3
選取10.20Kg的大小和形狀不一的塊狀釹鐵硼生產過程的邊角料和不合格品，經除雜后，置于真空感應爐內進行退磁，控制爐溫為400°C、真空度為10—1Pa'保溫40min;退磁并冷卻后的全部產品放入滾筒除銹機內以除去氧化皮和器件的表面鍍層，控制轉速為30r/min、時間15min，除銹后料重9.85Kg;去鍍層物料加入0.26Kg金屬鑭和金屬鈰(La、Ce)為脫氧劑進行熔煉，控制在溫度為14000C、真空度為10—1Pa、保溫45min，得到9.79Kg的合金錠，分析合金錠的主要成分為:RE 31.15%,Fe 65.37%,B 0.99%、0 0.13%、余量2.36%，將合金錠破碎成-30目的顆粒。根據物料的分析成分，按照生產N38SH的磁性材料進行配料;配好的物料放入真空感應速凝熔煉爐內，在600°C下預熱30min，預熱過程需要不斷抽真空，當真空度達到KT1Pa后，向爐體充入純度為99.99%的氬氣至4 X 12Pa，升溫進行速凝熔煉，控制熔煉溫度為1450°C，保溫45min，得到SC片;到的SC片按照正常的釹鐵硼生產工藝進行后續加工制備，生產出釹鐵硼磁性材料;測試其磁性能為:Br=I2.3-12.6KGs、HcJ=20.5-21.1KOe、(BH)max=36.3~38.5MG0e。
[0042] 實施例4
選取10.05Kg的大小和形狀不一的塊狀廢舊釹鐵硼器件和釹鐵硼生產過程的邊角料，原料除雜后，置于真空感應爐內進行退磁，控制爐溫為400°C、真空度為10—1Pa'保溫時間為45min;退磁并冷卻后的全部產品放入滾筒除銹機內以除去氧化皮和器件的表面鍍層，控制轉速為30r/min、時間20min，除銹后料重9.71Kg;去鍍層物料加入0.28Kg金屬鑭和金屬鈥(La、Ho)為脫氧劑進行熔煉，控制在溫度為1350°C、真空度為10—1Pa'保溫45min，得到9.69Kg的合金錠，分析合金錠的主要成分為:RE31.02%、Fe65.83%,B0.98%、00.15%、余量2.02%，將合金錠破碎成-30目的顆粒。根據物料的化學成分，按照生產N42H的磁性材料進行配料;配好的物料放入真空感應速凝恪煉爐內，在650°C下預熱30min，預熱過程需要不斷抽真空，當真空度達到10—2Pa后，向爐體充入純度為99.99%氬氣至4 X 12Pa，升溫進行速凝熔煉，控制熔煉溫度為1500°C，保溫60min，得到SC片;得到的SC片按照正常的釹鐵硼生產工藝進行后續加工制備，生產出釹鐵硼磁性材料；測試其磁性能為:Br=12.9?13.1KGs、HcJ=17.5?18.2KOe、(BH)max=40.27?42.2MGOe。
[0043]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種釹鐵硼廢料功能修復的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)退磁:除雜后的釹鐵硼廢料在真空感應爐內進行退磁，控制溫度為350?500°C，真空度為 10—^10—2Pa，保溫 30~60min; (2)除氧化皮和鍍層:將步驟(I)得到退磁后的冷卻物料在滾筒除銹機內除去表面的氧化皮和鍍層，控制除銹機的轉速為20?50r/min，時間為10?30min ； (3)—次脫氧熔煉:將步驟(2)得到的物料和脫氧劑一起放入真空感應爐內進行一次熔煉，所述的脫氧劑為La、Ce、Pr、Nd、Ho、Er、Tm、Y中的至少一種，控制爐內溫度為1300?1550°C，真空度為10—IlCT3Pa，保溫30?60min，得到含氧量為0.7wt.%以下的釹鐵硼合金錠或甩片; (4)配料:由步驟(3)得到的物料，根據合金錠或甩片的化學分析結果進行控制配料； (5)二次熔煉:將步驟(4)得到配好的物料，放入真空感應速凝熔煉爐內，以純度不低于99.99%的氬氣作為保護氣氛，控制爐內熔煉溫度為1350?1550°C，保溫30?60min，得到SC片。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述釹鐵硼廢料為釹鐵硼生產過程中的邊角料、切削料、塊狀廢料、不合格品或從報廢設備、儀器上回收的廢釹鐵硼器件中的至少一種。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(4)之前先將釹鐵硼合金錠或甩片破碎成-30—50目的顆粒。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，物料在放入真空感應速凝熔煉爐后應先在500°0700°C下預熱30min，預熱過程要不斷抽真空，當真空度達到10—1?10—2Pa時，通入氬氣保護并升溫熔煉。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將步驟(5)得到的SC片，按照常規的釹鐵硼生產工藝進行后續加工，生產出合格的釹鐵硼磁性材料。
【文檔編號】C22C33/04GK106048232SQ201610579406
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610579406.9, CN 106048232 A, CN 106048232A, CN 201610579406, CN-A-106048232, CN106048232 A, CN106048232A, CN201610579406, CN201610579406.9
【發明人】陳金清, 段敏, 黃亞祥
【申請人】江西理工大學