CN101007735A - 一种循环利用废磁性材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种循环利用废磁性材料的方法，以含有磁性材料主体成分的废磁性材料或磁芯抛光废料等为原料，包括废磁芯和废电器、废电子设备、废家电等工业垃圾回收的废磁芯或磁芯抛光废料。本发明将废磁芯粉料或抛光废料经硫酸焙烧或浸出、水浸出、浸出液还原和复盐沉淀深度净化过程后，以碳酸盐或碱液作沉淀剂进行共同沉淀，得到高纯复合粉料。实现了废磁芯或磁芯抛光废料中主体成分的循环利用，变废为宝，提高了原料的利用效率，消除了环境污染，降低了铁氧体材料的制备成本，提升了产品市场竞争力。

Description

一种循环利用废磁性材料的方法
[技术领域]
本发明涉及磁性材料的生产方法，特别是一种以含有磁性材料主体成分的废磁性材料或抛光废料等为原料，加工处理成合格的磁性材料粉料的方法。
[背景技术]
据统计资料显示，在磁性材料的制备和加工过程中，有5-10％的不合格品或表面抛光损失的原料。在废旧电器中也存在大量的废磁芯。当前，对上述不合格品和抛光废料仅仅是堆存而已，而废旧电器中的废磁芯更是随各种工业垃圾随意丢弃，造成资源浪费、占用土地和污染环境等问题。现在，世界磁性材料产业中心已经转移到中国，中国铝镍钴磁钢产量为3000吨(全球产量7840吨)，铁氧体永磁产量19.5万吨(全球产量67.6万吨)，稀土钕铁硼磁体9400吨(全球产量1.44万吨)，锰锌软磁铁氧体产量10万吨(全球产量43.1万吨)，到2010年中国各类磁体的产量均稳居世界之首，占全球的份额还将继续增大，到2020年中国磁性材料的产量将占全球一半以上，真正成为世界磁性材料产业中心。以废锰锌软磁铁氧体为例，当前制备1吨锰锌软磁铁氧体的原材料成本为10000元/吨左右，由此推算每年国内的原材料损失为6.0-12.0亿元/年。如果将上述废磁芯回收利用，制备出合格的锰锌软磁铁氧体粉料，按90％的回收率计算，产生经济效益为5.4-10.8亿元/年，这样一进一出差别的经济效益为10.8-21.6亿元/年，将废磁芯加工为高纯的复合粉料，售价更高，如果国内的废磁芯均加以回收利用，存在巨大的经济、社会和环境效益，而国内外目前还没有这类处理方法的报道。
[发明内容]
本发明提供一种循环利用废磁芯或抛光废料直接制备磁性材料用复合粉料的方法。即：将废磁芯或抛光废料中的主体成分，如铁、锰、锌或镍等，经硫酸焙烧或浸出、水浸出、浸出液还原、复盐沉淀深度净化及共沉淀等过程，得到合格的复合粉料。
本发明为实现上述目的采用的技术方案：
将废磁芯破碎研磨得到的粉料或抛光废料经硫酸焙烧或浸出、水浸出、浸出液还原和复盐沉淀深度净化过程后，以碳酸盐或碱液作沉淀剂进行共同沉淀，得到高纯复合粉料。
1)硫酸焙烧或浸出过程：浓硫酸用量为理论量的1.5-3.5倍，温度为100-350℃，时间1.5-9.5h。该过程发生如下反应：
MeO·Fe2O3+4H2SO4＝Fe2(SO4)3+MeSO4+4H2O
式中：Me代表正2价金属Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Mg、Zn等。
2)水浸出过程：先将上述所得渣粉碎，再按液固比为2-8∶1和温度60-100℃的条件下，用自来水浸出8.0-12.0h，浸出液用于还原。
3)还原过程：反应温度40-90℃，搅拌速度120-300转/min，时间2.5-4.5h。反应如下：
Fe3++M(H2S或SO3 2-)→M2+(S或8O4 2-)+Fe2+
式中：M代表还原剂，为金属元素或H2S或Na2SO3等还原性化合物。
4)复盐沉淀深度净化：复盐浓度1.0-8.0mol/L，pH＝2.0-6.0，时间1.0-3.0h，温度20-80℃。复盐沉淀剂为硫酸铵或硫酸钾或硫酸钠。
5)共沉淀过程：分析还原后溶液中的主体成分含量，配入分析纯的MeSO4·nH2O(Me代表磁性材料主体成分中1种或多种)，用沉淀剂将上述溶液中的主金属进行同时沉淀，得到相应的复合粉。温度为35-75℃，pH＝7.0-9.0，金属总浓度0.2-3.5mol/L，碱浓度0.1-10mol/L，混合溶液加入速度0.05-0.85mL/min，沉淀终点pH＝5.0-10.0，陈化时间2.0-48.0h，沉淀剂为(NH4)2CO3或NH4HCO3-NH3·H2O混合溶液，NH4HCO3为理论用量的1.2倍、NH3·H2O用量为[CO3 2-]/[NH3]＝2.8-5.8。
发明的优点和积极效果：
1)在不相互分离的前提下，磁性材料中的主体成分在同一溶液中被同时提取和净化，缩短了磁性材料复合粉的制备工艺流程，易于推广应用。
2)综合利用了磁性材料的主体成分，消除了废磁芯或抛光废料堆存引起的环境污染问题，有显著的社会效益和环境效益。
3)由于本技术高纯复合粉料制备的原料来源于工业废料，必将大大降低铁氧体材料的制备成本，提升产品的市场竞争力。
[附图说明]
图1为本发明工艺流程示意图。
[实施方式]
实施方式1准确称取1000g废锰锌软磁铁氧体磁芯的粉料，加入到，加入到917mL的工业浓硫酸中，在100℃下恒温焙烧或浸出1.5h。焙烧完毕冷却后水浸出，浸出液中加入还原剂，在温度45℃和搅拌速度300转/min条件下，反应3h后，趁热过滤。加入硫酸铵沉淀剂，沉淀复盐蒸馏水溶解，复溶液逐滴加入共沉淀液中，得到共沉淀粉1054.2g，共沉淀粉的成份分析结果，如下表(％)：
 Fe  Mn  Zn  Al  Si  Ca  Mg     Cu     Pb     Ni     Na     K
 52.5  15.2  6.44  0.0003  0.0026  0.0007  0.001  0.0001  0.0003  0.0010  0.0013  0.0003
以上检测结果，符合高档锰锌软磁铁氧体制备所需的原料标准。尤其是Si和Al，远低于高档进口氧化铁中Si和Al的含量。
实施方式2准确称取400g废锰锌软磁铁氧体的抛光粉料，加入到611mL的工业浓硫酸中，在350℃下恒温焙烧或浸出9.5h。焙烧渣的处理同实施方式1，得到共沉淀粉457.9g，共沉淀粉的成份分析结果，如下表(％)：
  Fe   Mn   Zn   Al   Si   Ca   Mg   Cu   Pb   Ni   Na   K
  51.1   9.60   4.79   0.0004   0.0020   0.0005   0.0008   0.0001   0.0001   0.0054   0.0010   0.0003
以上检测结果，符合高档锰锌软磁铁氧体制备所需的原料标准。尤其是Si和Al，远低于高档进口氧化铁中Si和Al的含量。

Claims (3)

1.一种循环利用废磁性材料的方法，其特征在于：将废磁芯经破碎研磨获得的粉料或抛光废料经硫酸焙烧或浸出、水浸出、浸出液还原和复盐沉淀深度净化过程后，以碳酸盐或碱液作沉淀剂进行共沉淀，获得高纯复合粉料，包括以下具体步骤：
1)硫酸焙烧或浸出：浓硫酸用量为理论量的1.5-3.5倍，温度为100-350℃，时间1.5-9.5h，该过程发生如下反应：
MeO·Fe2O3+4H2SO4＝Fe2(SO4)3+MeSO4+4H2O
式中：Me代表正2价金属Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Mg、Zn；
2)水浸出：先将步骤1)所得渣粉碎，再按液固比为2-8∶1，在60-100℃温度下，用自来水浸出8.0-12.0h；
3)还原：将2)所得的浸出液在40-90℃下进行还原反应，搅拌速度120-300转/min，时间2.5-4.5h，反应方程如下：
Fe3++M(H2S或SO3 2-)→M2+(S或SO4 2-)+Fe2+
式中：M代表还原剂，为金属元素、H2S或Na2SO3还原性化合物；
4)复盐沉淀深度净化：复盐浓度1.0-8.0mol/L，pH＝2.0-6.0，时间1.0-3.0h，温度20-80℃，复盐沉淀剂为硫酸铵、硫酸钾或硫酸钠；
5)共沉淀过程：分析还原后溶液中的主体成分含量，配入分析纯的MeSO4·nH2O，Me代表磁性材料主体成分中1种或多种，用沉淀剂将上述溶液中的主金属进行同时沉淀，得到相应的复合粉，温度为35-75℃，pH＝7.0-9.0，金属总浓度0.2-3.5mol/L，碱浓度0.1-10mol/L，混合溶液加入速度0.05-0.85mL/min，沉淀终点pH＝5.0-10.0，陈化时间2.0-48.0h，沉淀剂为(NH4)2CO3或NH4HCO3-NH3·H2O混合溶液，NH4HCO3为理论用量的1.2倍、NH3·H2O用量为[CO3 2-]/[NH3]＝2.8-5.8。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的废磁性材料指磁性材料制备过程中产生的废料和废电子设备、废家电工业垃圾回收的废磁芯，磁性材料制备过程中产生的废料有废磁芯、废磁坯及磁芯抛光粉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的废磁性材料为废软磁铁氧体材料，包括废锰锌软磁铁氧体材料和废镍锌铁氧体材料。
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