CN103390478A - 回收钕铁硼粉末废料的方法及利用其制备永磁材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回收钕铁硼粉末废料的方法及利用其制备永磁材料的方法，属于稀土永磁材料废料回收领域。本发明所述方法原料是钕铁硼永磁材料的粉末废料，采用磁选的方法使废料得到了利用，回收的废料还可以利用磁场热处理制成高性能的永磁材料，而且本发明所采用的是物理方法（磁选法），比化学方法成本低，安全简单，也减少了环境污染。

Description

回收钕铁硼粉末废料的方法及利用其制备永磁材料的方法

 

技术领域

本发明涉及一种回收钕铁硼粉末废料的方法及利用其制备永磁材料的方法，尤其涉及回收利用工厂生产钕铁硼永磁材料过程中所产生的粉末废料的方法及利用其制备永磁材料的方法，属于稀土永磁材料废料回收领域。

背景技术

钕铁硼材料作为稀土材料最重要的应用领域之一，是支撑现代电子信息产业的重要基础材料之一，与人们的生活息息相关。

目前钕铁硼永磁材料已广泛应用到航空航天技术、计算机设备、磁选机、通讯设备、医疗设备、电动自行车、电子玩具等各个领域，世界对高性能稀土永磁材料的需求量迅速增长。1998年世界钕铁硼（包括烧结磁体和粘结磁体）的产量高达11300吨，近年来年增长率均保持在30%以上。稀土永磁材料发展之快令人瞩目。

钕铁硼永磁材料是价格很贵的材料， 2013年的毛坏价为25-30万元/T。钕铁硼永磁材料的成品大都是经过精度加工的，烧结出炉的产品是毛坯，必须经过磨、切等复杂的工序才能成成品。从原材料到产出毛坯再到加工成成品要损失20%-30%。也就是说每年都有数万吨废料。废料中含有大量杂质，不能重新制成磁性材料。当前，钕铁硼永磁材料粉末废料回收大多采用化学提纯方法，此方法工艺过程复杂、成本高、污染环境。并且永磁材料粉末废料中的稀土元素逐一分离成金属后，重新组合制备钕铁硼永磁材料，造成了成本的再次提高，降低了钕铁硼永磁材料粉末废料回收的意义。

粉末废料中的Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末、铁粉和四氧化三铁为铁磁性物质，采用磁选方法可将稀土元素一起分离，其中Nd、Pr、Dy、Tb是制造钕铁硼永磁材料重要原材料，采用磁场热处理方法可促进晶粒完整性、一致性，使回收的钕铁硼永磁材料粉末原料直接制备高性能磁性材料，粉末废料中的多种稀土元素不经分离而直接应用，降低了材料成本。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用钕铁硼粉末废料制备永磁材料的方法，采用磁选的方法使废料得到了利用，回收的废料还可以利用磁场热处理制成高性能的永磁材料，而且本发明所采用的是物理方法（磁选法），比化学方法成本低，安全简单，也减少了环境污染。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种回收钕铁硼粉末废料的方法，所述钕铁硼粉末废料为工厂生产钕铁硼永磁材料过程中所产生的粉末废料，所述方法包括如下步骤：

（1）用质量分数为5%-35%的氨水、2%-80%的NaOH溶液或10%-70%的碳酸钠溶液30℃～80℃对粉末废料进行除油污处理，充分去除粉末废料中的油污；

（2）将上述粉末废料用无水乙醇和石油醚除去粉末废料中的水分，得到干燥的粉末废料；

（3）将经过上述方法清洗干净的粉末废料，通过磁选机进行磁选，磁场大小为10 Oe～5.0 T，转速为60r/min～200r/min；除去粉末中的杂质，分离得到粉末废料的粗粉，粗粉的成分包括Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末、铁粉和四氧化三铁；

（4）采用氢气还原法将上述得到的粗粉中的四氧化三铁还原为铁粉，还原温度为400℃～800℃，时间为15～40min，制得粉末废料的细粉，细粉的成分包括Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末和铁粉；

（5）将所制粉末废料细粉加入钕铁硼合金粉末中，得回收的钕铁硼粉末原料，质量分数为5%～100%，整个过程都在N₂气氛中进行。

本发明同时提供了一种利用回收的钕铁硼粉末原料制备永磁材料的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）压型：将回收的钕铁硼粉末原料在磁场取向压机中压制成型，压强为5T/ cm²～15T/cm²，磁场H ≥ 15000奥斯特，再进行等静压；

（2）烧结：在真空烧结炉中进行，温度在950~1100℃下烧结90～140min，最后风冷至室温；

（3）回火处理：一级回火处理600～950℃，70～120min ，二级回火处理500～750℃ ，80～130min；

（4）磁场热处理：磁场热处理600～950℃，70～120min ，磁场大小0.1～10T；

（5）测量磁性能：最后把磁体加工成φ10mm、高15mm的圆柱形样品，在磁性能测量仪上进行磁性能测量。

本发明的优点有：

（1）本发明利用磁选法回收利用钕铁硼永磁材料的粉末废料，可将稀土元素一起分离，并应用于制造钕铁硼永磁材料，可取代回收过程中复杂的稀土分离过程，降低成本。

（2）所采用的磁选法与湿法提炼相比较，操作较为简单，便于大型化生产，减少污染，符合国家环保政策。

（3）采用磁场热处理工艺可促进晶粒完整性、一致性，提高材料性能，实现利用回收的钕铁硼粉末原料制备永磁材料的过程。

（4）钕铁硼粉末废料的价格很便宜，可以使制造钕铁硼永磁材料的成本降低约40%~50%，具有广阔的前景和强大的市场竞争力。

具体实施方式

实施例1

工厂生产钕铁硼永磁材料过程中所产生的粉末废料和钕铁硼合金混合后冶炼合金制造钕铁硼永磁材料。其工艺步骤如下：

（1）把粉末废料进行去除油污处理，称取粉末废料放入烧杯中，加入质量分数25%、40℃的氨水，然后放到超声波振荡清洗器中清洗表面的油污5min，去掉上层液体，反复清洗4~5次，确保清洗干净的废料不再呈现块状、粘稠状，而全部为细粉末状。

（2）向步骤（1）得到的湿的粉末废料中加入无水乙醇、石油醚等分离剂，真空抽干10min除去粉末的水分，得到干燥的粉末废料。

（3）再将经过上述方法清洗干净的粉末废料，通过磁选机进行磁选，磁场大小为1.0 T，转速为150r/min。该方法可以除去粉末中的氧化铁、泥土和硼等物质，得到粉末废料的粗粉，粗粉的主要成分是Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末、铁粉和四氧化三铁。

（4）采用氢气还原法将上述得到的粗粉中的四氧化三铁还原为铁粉，还原温度为400℃，时间为40min，制得粉末废料的细粉，细粉的成分包括Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末和铁粉；

（5）配料：将上述所制细粉和钕铁硼合金粉末按照1:2配制成均匀的粉末600g，具体为将称好的200g粉末废料细粉与400g钕铁硼合金粉末充分混合，配制成均匀的粉末600g。为防止制粉过程中的氧化问题及粉末的保存氧化，整个过程都应在N₂气氛中进行。

                  表1  NdFeB 合金的组分表                  

组分	PrNd	Fe	B	Al
					重量百分比（%）	34	63	1.1	0.5

（6）磁场中成型：在磁场取向压机中压成ф10mm、高15mm的圆柱形毛坯。压强15T/cm²，磁场H=15000 Oe。

（7）等静压：为了增加压制毛坯的密度，可以把压好的毛坯放入塑料袋中封口，再放入等静压腔中进行等静压。

（8）烧结：在真空烧结炉中进行，温度在1060℃下烧结120min，最后风冷至室温。

（9）回火：一级回火处理900℃、 110min ，二级回火处理600℃ 、120min。

（10）磁场热处理：磁场热处理900℃，100min ，磁场大小1T；

（11）磁性能测量：出炉后的产品，在无心磨床上磨成ф10×10mm的标准样品，充磁（充磁场H=50000 Oe）在磁性测量仪上测量磁性。              （12）磁性能: 内禀矫顽力12KOe、磁能积45MGOe、剩磁温度系数-0.08K^-1、内禀矫顽力温度系数-0.42 K^-1。

实施例2：

直接用进行处理后的粉末废料制造钕铁硼永磁材料。

（1）把粉末废料进行去除油污处理，向准备好的粉末废料中加入质量分数25%的氨水，然后放到超声波振荡清洗器中清洗表面的油污15min，去掉上层液体，重复清洗4~5次，确保清洗干净的废料不再呈现块状、粘稠状，而全部为细粉末状。

（2）向湿的粉末废料中加入无水乙醇、石油醚等分离剂真空抽干5～15min除去粉末的水分，得到干燥的粉末废料。

（3）再将经过上述方法清洗干净的粉末废料，通过磁选机进行磁选，磁场大小为1.0 T，转速为150r/min。该方法可以除去粉末中的氧化铁、泥土和硼等物质，得到粉末废料的粗粉，粗粉的主要成分是Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末、铁粉和四氧化三铁。

（4）采用氢气还原法将上述得到的粗粉中的四氧化三铁还原为铁粉，还原温度为400℃，时间为40min，制得粉末废料的细粉，细粉的成分包括Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末和铁粉；

（5）用粉末废料细粉在磁场取向压机中压成ф10mm、高15mm的圆柱形毛坯。压强15T/cm²，磁场H=15000 Oe。

（6）等静压：为了增加压制毛坯的密度，可以把压好的毛坯放入塑料袋中封口，再放入等静压腔中进行等静压。

（7）烧结：在真空烧结炉中进行，温度在1060℃下烧结120min，最后风冷至室温。

（8）回火：一级回火处理900℃、 110min ，二级回火处理600℃ 、120min。

（9）磁场热处理：磁场热处理900℃，100min ，磁场大小1T；

（10）磁性能测量：出炉后的样品（产品），在无心磨床上磨成ф10×10mm的标准样品，充磁（充磁场H=50000 Oe）在磁性测量仪上测量磁性。

（11）磁性能: 内禀矫顽力12KOe、磁能积42MGOe、剩磁温度系数-0.12K^-1、内禀矫顽力温度系数-0.4 K^-1。

实施例1制备的产品的磁性能略高于实施例2制备的产品的磁性能，由于粉末废料的回收原料本身晶粒完整性、一致性不好，采用磁场热处理进行改善，因此本发明可制备出具有实际意义的永磁材料。

本发明充分运用了钕铁硼粉末的磁特性，采用磁选法将钕铁硼粉末废料中的Nd（Pr、Dy、Tb）FeB和铁粉、四氧化三铁进行了回收利用，将废料中的钕铁硼制成成品，能够有效的降低生产钕铁硼的成本，而且采用磁选法简单方便，还能减少对环境的污染。回收的废料还可以利用磁场热处理制成高性能的永磁材料，使生产的NdFeB永磁材料的磁性能基本不变的前提下，降低了生产NdFeB永磁材料的成本。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种回收钕铁硼粉末废料的方法，其特征在于，所述钕铁硼粉末废料为工厂生产钕铁硼永磁材料过程中所产生的粉末废料，所述方法包括如下步骤：

（1）用质量分数为5%-35%的氨水、2%-80%的NaOH溶液或10%-70%的碳酸钠溶液30℃～80℃对粉末废料进行除油污处理，充分去除粉末废料中的油污；

（2）将上述粉末废料用无水乙醇和石油醚除去粉末废料中的水分，得到干燥的粉末废料；

（3）将经过上述方法清洗干净的粉末废料，通过磁选机进行磁选，磁场大小为10 Oe～5.0 T，转速为60r/min～200r/min；除去粉末中的杂质，分离得到粉末废料的粗粉，粗粉的成分包括Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末、铁粉和四氧化三铁；

（4）采用氢气还原法将上述得到的粗粉中的四氧化三铁还原为铁粉，还原温度为400℃～800℃，时间为15～40min，制得粉末废料的细粉，细粉的成分包括Nd（Pr、Dy、Tb）FeB粉末和铁粉；

（5）将所制粉末废料细粉加入钕铁硼合金粉末中，得回收的钕铁硼粉末原料，粉末废料细粉质量分数为5%～100%，整个过程都在N₂气氛中进行。

2.一种利用回收的钕铁硼粉末原料制备永磁材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）压型：将回收的钕铁硼粉末原料在磁场取向压机中压制成型，压强为5T/ cm²～15T/cm²，磁场H ≥ 15000奥斯特，再进行等静压；

（2）烧结：在真空烧结炉中进行，温度在950~1100℃下烧结90～140min，最后风冷至室温；

（3）回火处理：一级回火处理600～950℃，70～120min ，二级回火处理500～750℃ ，80～130min；

（4）磁场热处理：磁场热处理600～950℃，70～120min ，磁场大小0.1～10T；

（5）测量磁性能：最后把磁体加工成φ10mm、高15mm的圆柱形样品，在磁性能测量仪上进行磁性能测量。