一種從釹鐵硼永磁粉末中回收制備稀土氧化物的方法
【專利摘要】本發明公開了一種從釹鐵硼永磁粉末中回收制備稀土氧化物的方法，其步驟為：將釹鐵硼永磁粉末與石墨粉末按質量百分比為9:1的比例混合均勻后壓片，將混合樣置于真空電阻爐內，然后抽真空至爐膛內氣壓小于10Pa，再在1200℃?1450℃溫度下固相反應60min。將反應得到的樣品在去離子水中水解后，通過磁選分離的方式得到稀土氫氧化物和鐵粉。將得到的稀土氫氧化物在空氣氣氛中用馬弗爐在600℃煅燒2h，得到稀土氧化物。此種方法回收的稀土氧化物純度大于95%。本發明方法工藝流程簡單，環保且成本低，易于實現工業化。
【專利說明】
一種從釹鐵硼永磁粉末中回收制備稀土氧化物的方法
技術領域
[0001]本發明屬于資源回收利用技術領域，涉及一種從釹鐵硼永磁材料中回收稀土元素，制備稀土氧化物的方法。該工藝以釹鐵硼和石墨混合粉真空下固相反應，混合樣水解制備稀土氫氧化物，稀土氫氧化物煅燒得稀土氧化物。
【背景技術】
[0002]釹鐵硼永磁材料作為第三代稀土永磁材料，由于其優秀的綜合性能被廣泛應用到現代工業的多個領域，其需求量也越來越大。然而在釹鐵硼產品的生產加工過程中會產生粉狀、粒狀的、塊狀的、泥狀的等各種不同形狀的廢料，大約占總量的30%。并且隨著電子產品的老化，部分釹鐵硼產品遭到廢棄。因此對上述釹鐵硼廢料進行回收，并提取其中稀土元素將產生顯著的環境效益和可觀的經濟效益。
[0003]稀土氧化物因為其獨特的物理化學性質成為各國學者廣泛研究的對象。稀土氧化物在光學材料、催化材料和磁性材料等方面有著廣泛的應用。
[0004]從釹鐵硼材料中回收制備稀土氧化物，不僅對稀土資源進行回收，而且制備的稀土氧化物具有極高的附加價值。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是從釹鐵硼永磁粉末中回收制備稀土氧化物的方法。
[0006]本發明一種從釹鐵硼永磁粉末中回收制備稀土氧化物的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟:
a.釹鐵硼永磁材料粉末和石墨粉末的固相反應:將某商業快淬釹鐵硼永磁粉末(釹20.20%、鐠4.72%、鑭2.13%、鈰0.26%、鋯5.20%、鐵66.35%和硼1.14%)和石墨粉末按質量百分比為9:1的比例混合均勻后壓片;真空電阻爐抽真空至爐膛內氣壓小于10Pa，然后將釹鐵硼和石墨混合樣在所述真空電阻爐內加熱至1200-1450°C，并保溫60min;最后，試樣隨爐冷卻至室溫，得到含稀土碳化物的混合樣；
b.混合樣的水解:將上述混合樣直接投入足量去離子水中水解，水解過程中，稀土碳化物與水反應生成稀土氫氧化物脫離鐵基體，而試樣中的石墨則漂浮到水面，同時放出大量氣體;在室溫中水解結束后，浮選掉漂浮在水面的石墨；
c.水解產物的磁選分離與稀土氫氧化物的煅燒:將水解產品進行磁選，經多次洗滌磁選，得到稀土氫氧化物納米粉和鐵粉;將稀土氫氧化物在空氣氣氛中用馬弗爐在600°C煅燒2h，得到稀土二氧化物;其純度大于95%;主要雜質為三氧化二鐵和一些可固溶于鐵中的元素鋯和硼。
[0007]與現有方法相比，本發明方法具有以下特點:①回收制備的稀土二氧化物純度大于95%。②國內外報道的濕法工藝通常會產生大量廢水，而該工藝不僅環保而且成本低，原料只需價格低廉的石墨粉，此工藝不僅實現了稀土元素的回收，而且回收產物的附加價值高。③水解產物烴類氣體可以作為燃料氣體回收，進一步提高了此方法的附加價值。④鐵粉作為回收副產品可以提供給鋼鐵企業作為煉鋼的原材料。⑤該工藝流程短，通過合理的設計反應器，可以實現工業化生產。
【附圖說明】
[0008]圖1為稀土氧化物的X射線衍射圖譜。
[0009]圖2為水解后鐵粉的背散射掃描電子顯微照片。
【具體實施方式】
[0010]為了更好地描述本發明，下面結合實施例對本發明提供的方法作進一步詳細描述。
[0011]實施例1
某商業快淬釹鐵硼永磁粉末含不同元素質量百分數分別為:釹20.20%、鐠4.72%、鑭2.13%、鈰0.26%、鋯5.20%、鐵66.35%和硼1.14%。回收制備稀土氧化物的條件為:將釹鐵硼粉末和石墨粉末按質量百分比為9:1的比例混合均勻后壓片，真空電阻爐抽真空至爐膛內氣壓小于10Pa，在1450°C溫度下保溫60min。將固相反應得到的樣品與去離子水以lg/20ml的比例混合，在室溫進行水解，水解時間為6h。將所得的稀土氫氧化物在空氣中于600°C煅燒處理2h，得到稀土氧化物。最終得到稀土氧化物及其主要雜質的質量百分數分別為:二氧化釹69.89%、二氧化鐠16.45%、二氧化鑭7.96%、二氧化鈰0.93%、硼0.06%、碳化鋯1.30%和三氧化二鐵3.41%。水解磁選后所得鐵粉中稀土元素含量(質量％)為:釹7.05%，鐠1.39%，鑭0.71%和鈰0.09%。將上述鐵粉機械粉碎，全部過400目篩，粒徑小于37μπι，再水解磁選所得稀土元素含量(質量％)為:釹5.91%，鐠1.30%，鑭0.60%和鈰0.09%。由上述可知，最終回收的稀土氧化物的純度高于95.23%，回收率高于77%。
[0012]實施例2
某商業快淬釹鐵硼永磁粉末含不同元素質量百分數分別為:釹20.20%、鐠4.72%、鑭2.13%、鈰0.26%、鋯5.20%、鐵66.35%和硼1.14%。回收制備稀土氧化物的條件為:將釹鐵硼粉末和石墨粉末按質量百分比為9:1的比例混合均勻后壓片，真空電阻爐抽真空至爐膛內氣壓小于10Pa，在1200°C溫度下保溫60min。將固相反應得到的樣品與去離子水以lg/20ml的比例混合，在室溫進行水解，水解時間為6h。將所得的稀土氫氧化物在空氣中于600°C煅燒處理2h，得到稀土氧化物。最終得到稀土氧化物及其主要雜質的質量百分數分別為:二氧化釹66.27%、二氧化鐠15.44%、二氧化鑭6.98%、二氧化鈰0.74%、硼1.09%、碳化鋯1.80%和三氧化二鐵8.68%。水解磁選后所得鐵粉中稀土元素含量(質量％)為:釹8.12%，鐠1.84%，鑭0.81%和鈰0.09%ο由上述可知，最終回收的稀土氧化物的純度高于89.43%，回收率高于67%。
[0013]圖1所示為稀土氧化物的X射線衍射圖譜，由圖譜可以看出除了稀土氧化物的物相夕卜，還有三氧化二鐵的峰，可以推測是由于磁選分離的過程中混入的金屬鐵。
[0014]圖2所示為水解后鐵粉的背散射掃描電子顯微照片，可以看出水解后鐵粉表面呈鱗片狀凹痕，從凹痕的大小可以看出生成的稀土碳化物粒徑比鐵粉粒徑小很多，因此將該鐵粉粉粹成更細小的顆粒可以增加水解時稀土碳化物與水接觸的機會，從而提高回收率。
【主權項】
1.一種從釹鐵硼永磁粉末中回收制備稀土氧化物的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟: a.釹鐵硼永磁材料粉末和石墨粉末的固相反應:將某商業快淬釹鐵硼永磁粉末(釹.20.20%、鐠4.72%、鑭2.13%、鈰0.26%、鋯5.20%、鐵66.35%和硼1.14%)和石墨粉末按質量百分比為9:1的比例混合均勻后壓片;真空電阻爐抽真空至爐膛內氣壓小于10Pa，然后將釹鐵硼和石墨混合樣在所述真空電阻爐內加熱至1200-1450°C，并保溫60min;最后，試樣隨爐冷卻至室溫，得到含稀土碳化物的混合樣； b.混合樣的水解:將上述混合樣直接投入足量去離子水中水解;水解過程中，稀土碳化物與水反應生成稀土氫氧化物脫離鐵基體，而試樣中的石墨則漂浮到水面，同時放出大量氣體;在室溫中水解結束后，浮選掉漂浮在水面的石墨； c.水解產物的磁選分離與稀土氫氧化物的煅燒:將水解產品進行磁選;經多次洗滌磁選，得到稀土氫氧化物納米粉和鐵粉;將稀土氫氧化物在空氣氣氛中用馬弗爐在600°C煅燒2h，得到稀土二氧化物;其純度大于95%;主要雜質為三氧化二鐵和一些可固溶于鐵中的元素鋯和硼。
【文檔編號】C21B15/00GK106044830SQ201610360624
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月28日
【發明人】郭曙強, 劉杰, 郭磊, 張滿, 馬帥, 卞玉洋, 丁偉中
【申請人】上海大學