[發明專利]一種從釹鐵硼廢料中回收稀土元素的方法、熔鹽體系及作為錳鋅鐵氧體原材料的應用

有效

• 申請號: 202210810708.8
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115044786B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 符靚;黎樹春;謝華林;廖新仁;馬俊才;李萍;徐展
• 申請（專利權）人: 重慶上甲電子股份有限公司;重慶大學
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B7/00;C01G49/06;C04B35/38
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚春艷

本發明提供了一種從釹鐵硼廢料中回收稀土元素的方法、熔鹽體系及作為錳鋅鐵氧體的原材料的應用，其特征在于：按照重量百分比由以下組分組成：40％的K₃AlF₆或Na₃AlF₆、40％的KBe₂F₅、20％的KAlF₄。采用本發明的三元熔鹽體系，從釹鐵硼廢料中提取稀土元素的回收率均可以達到98％以上，采用所述三元熔鹽體系的提取溫度比目前所有類似鹵化法的提取溫度低100～400℃，提取時間縮短至1～3h。提取溫度的降低和熔融時間縮短大幅度降低了從釹鐵硼廢料中提取稀土元素的能耗，經濟效益顯著。

技術領域

本發明屬于工業廢棄物資源化再利用領域，具體涉及一種從釹鐵硼廢料中回收稀土元素的方法及熔鹽體系。

背景技術

鐵硼永磁材料是由釹、鐵、硼(Nd₂Fe₁₄B)組成四方晶系晶體，具有質輕價廉、磁能積和矯頑力好、能量密度高的優點，是目前綜合磁性能最好的磁性材料，已在國防軍工、航空航天、醫療器械、電子信息和冶金工程等領域得到廣泛應用。2021年，我國燒結釹鐵硼毛坯產量20.71萬噸，同比增長16％；粘結釹鐵硼產量9380噸，同比增長27.2％。釹鐵硼永磁材料的高速增長加快了釹鐵硼廢料產生速度，同時在工序的合金熔煉、燒結工序的合金熔煉、燒結切料等環節也會產生約30％的廢料。

稀土是一種不可再生的重要戰略資源，不僅應用于永磁材料，作為摻雜元素應用于軟磁鐵氧體材料中，可有效取代八面體位置上的鐵離子，改變軟磁鐵氧體的結構，從而改善軟磁鐵氧體材料的磁學性能。如稀土元素釹(Nd)摻雜能減小晶粒尺寸，降低孔隙率，增加晶格常數和質量密度。適量的摻雜稀土元素可有效控制軟磁鐵氧體的晶粒生長，促進晶界分層生長。釹鐵硼永磁材料中稀土元素Nd的含量約為27％，還含有3％左右的鐠、鏑等稀土元素，同時還含有近70％的鐵元素。回收釹鐵硼廢料中的稀土元素可用于錳鋅鐵氧體的摻雜元素，回收釹鐵硼廢料中的主元素鐵可用于錳鋅鐵氧體的主量元素。因此，釹鐵硼廢料幾乎能完全資源化再利用制備錳鋅鐵氧體。

目前，回收釹鐵硼廢料的稀土元素主要采用焙燒氧化法，通過酸浸、溶劑萃取、沉淀后焙燒分離稀土元素，其原理是首先將稀土元素轉化為相應氧化物，鐵和硼分別轉化為Fe₂O₃和B₂O₃，完全氧化溫度為800℃，氧化產物中還包含少量NdFeO₃和NdBO₃；然后在高溫條件下(900℃以上)稀土氧化物完全形成NdFeO₃和NdBO₃，基于Fe₂O₃難溶于鹽酸，而稀土化合物NdFeO₃和NdBO₃易溶于鹽酸，從而實現稀土與主元素鐵的分離，但在鹽酸浸提過程中不可避免地會溶入少量鐵。而采用硫酸浸提則需要嚴格控制硫酸的量，并在氣氛下焙燒，操作復雜煩瑣且污染難以控制。

釹鐵硼廢料回收工藝主要還有火法冶金和濕法冶金，其中火法冶金借助氧化或氯化等過程去改變釹鐵硼廢料中元素的化學狀態，在高溫下回收稀土元素的過程。火法工藝環境友好且流程較短，由于處理量大、流程相對較短等優點，是目前工業上處理釹鐵硼廢料的常用方案，但火法工藝反應溫度高，高溫焙燒時間長，導致回收過程能耗高，稀土元素的回收率低，對物料品質的要求較高，至今，采用火法工藝對釹鐵硼廢料中的稀土元素進行回收仍未得到工業化應用。

發明內容

針對現有技術問題，本發明的第一目的在于提供了一種從釹鐵硼廢料中回收稀土元素的熔鹽體系，第二目的在于提供從釹鐵硼廢料中回收稀土元素的方法。