[發明專利]一種液態金屬鉍萃取回收釹鐵硼廢料中稀土元素的方法

有效

• 申請號: 201910052446.1
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN110055433B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 何杰;陳斌;馬浩博;趙九洲;江鴻翔;張麗麗;郝紅日
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B7/00;C21B15/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于金屬資源回收再利用領域，具體涉及一種液態金屬鉍萃取回收釹鐵硼廢料中稀土元素的方法。首先在感應加熱爐中熔化金屬鉍；再將廢舊釹鐵硼加入到液態金屬鉍中，并加熱使釹鐵硼廢料熔化，發生液?液相分離，形成富鉍和富鐵兩不混溶液相；然后，保溫使釹鐵硼廢料中的稀土元素富集到液態金屬鉍中，形成鉍稀土合金熔體，而富鐵液相為鐵硼合金熔體；最后，上下完全分層的兩合金熔體(上層為富鐵硼合金熔體，下層為鉍稀土合金熔體)分離。Fe?B鐵硼合金精煉后可循環用作于生產釹鐵硼永磁材料；鉍稀土合金中的金屬Bi、Nd等通過真空蒸發分離。在環境友好條件下，一步式分離釹鐵硼中釹等稀土元素，并實現鐵、硼元素循環再利用。

技術領域

本發明屬于金屬資源回收再利用領域，具體涉及一種液態金屬鉍萃取回收釹鐵硼廢料中稀土元素的方法。

背景技術

稀土元素具有獨特的物理化學性質，在科學技術發展與創新中被廣泛應用，進而全球對稀土金屬資源的需求逐年提高。尤其近些年來，致力于減少能耗和發展可再生能源的新科技對稀土資源的依賴性顯著增強。稀土元素廣泛應用于永磁材料、發光材料、儲氫合金、鎳氫電池電極材料、拋光和催化劑等新材料中。然而，大多數稀土元素應用于稀土永磁材料制備。從1967年研制的第一代稀土永磁釤鈷到1983年研制的第三代稀土永磁釹鐵硼，這其中使用的稀土元素有釤、鐠、釹、鋱、鏑、鑭、鈰、釓、鈥、鉺、釔等。第三代釹鐵硼稀土永磁材料因其具有質量輕、體積小、磁性強、磁能極高、原料易得、價格便宜等優點，發展極為迅速，是迄今為止性價比最高的永磁體材料，在磁學界被譽為“磁王”。它被廣泛應用于硬盤驅動器、風力發電、電動助力轉向、混合動力和電動汽車、電動自行車、電子消費品和家用電器等方面。另外，釹鐵硼永磁材料還在升降機、磁選以及磁制冷設備上。當前廣泛應用的稀土永磁材料主要有燒結釹鐵硼(占91.4％)、粘結釹鐵硼(占6.7％)、熱壓/熱變形釹鐵硼(占0.6％)和燒結釤鈷(占1.3％)四大類。在2017年，全球釹鐵硼永磁體產量近20萬噸，其中中國約占85％。

廢舊釹鐵硼主要來源于：①釹鐵硼材料制備過程產生的廢料和②釹鐵硼材料最終隨使用器件失效而產生的廢料。稀土釹鐵硼永磁材料在生產制備過程中主要包括：配料、合金熔煉、氫破碎、氣流磨磨粉、磁場取向成型、等靜壓、剝油、燒結、機加工等環節和工藝。在釹鐵硼永磁材料的生產過程中的各道工藝都會產生一定量的廢料或廢品，主要包括：在原料的預處理工序中產生的原材料損耗、在感應熔煉過程中因嚴重氧化產生的釹鐵硼廢料、在制粉過程中產生的超細粉、在制粉過程中被氧化的粉末、在燒結過程中被氧化的釹鐵硼塊狀料、在加工成形過程中產生的大量邊角料和表面處理過程中產生的不合格產品等。據統計，在釹鐵硼稀土永磁體生產過程中，原料的利用率只有70％左右，產生約30％的廢料。另外，釹鐵硼稀土永磁材料廣泛應用于硬盤驅動器、風力發電機、電動助力轉向、混合動力和電動汽車、電動自行車、電子消費品和家用電器等新技術和產品上。這些產品有使用年限，到期失效。例如，音圈電機使用年限為8年、混合動力/電動汽車使用年限為15年、消費電機使用年限為15年、風電電機使用年限為20年等。2017年中國風電裝機容量超過188GW，每裝機1.5MW容量，約需要1噸釹鐵硼永磁體。自2000年以來，我國風電裝機容量逐年增加，尤其近10年來增長迅猛。2016年全球報廢稀土釹鐵硼永磁體總量在5～6萬噸，中國占比60％以上，且報廢量逐年增加。在釹鐵硼稀土永磁材料中鐠、釹、鏑等稀土元素含量高達25～30％，其余主要是金屬鐵、鈷、鎳，以及元素硼等。大量的廢舊釹鐵硼稀土永磁體如果得不到高效綠色回收，不但將產生大量的污染源和二次污染，而且是資源浪費，有悖循環經濟的發展。因此，從廢舊釹鐵硼稀土永磁材料中回收金屬元素不僅有助于生態環境保護，而且可以緩解稀土資源危機和促進資源循環生產，這對環保保護和經濟發展都具有重要意義。