CN104016399B

CN104016399B - 从钕铁硼永磁材料中回收制备纳米稀土氢氧化物的方法

Info

Publication number: CN104016399B
Application number: CN201410254427.4A
Authority: CN
Inventors: 郭曙强; 卞玉洋; 徐玉棱; 丁伟中
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: CN104016399A

Abstract

本发明属于资源回收利用领域，涉及一种从钕铁硼永磁材料中回收制备纳米稀土氢氧化物的方法。本方法针对稀土资源的综合利用，从钕铁硼材料中回收稀土资源。通过真空感应熔炼-水解的方式制备短棒状纳米稀土氢氧化物。本工艺流程短，绿色无污染，易于实现工业化。

Description

从钕铁硼永磁材料中回收制备纳米稀土氢氧化物的方法

技术领域

本发明属于资源回收利用领域，涉及一种从钕铁硼永磁材料中回收稀土元素，制备纳米稀土氢氧化物的方法。该工艺以真空感应熔炼制备合金铸锭，机械粉碎得合金粉末，合金粉末水解制备纳米稀土氢氧化物。

背景技术

稀土永磁材料，以第三代稀土永磁材料钕铁硼为代表，由于其优异的磁性能被广泛应用到现代工业的多个领域。在钕铁硼产品的生产加工过程中会产生大约30%的废料，包括车削碎屑和氧化粉料。并且钕铁硼产品在使用过程中会在高温条件下氧化失效。因此对上述钕铁硼废料进行回收,并提取其中稀土元素将产生显著的环境效益和可观的经济效益。

纳米材料因为其体积效应、表面效应、介电限域等效应成为各国学者广泛研究的对象。稀土纳米材料在光电、催化剂等领域有着广泛的应用。

从钕铁硼材料中回收制备稀土纳米材料，不仅对稀土资源进行回收，而且制备的稀土纳米材料具有极高的附加价值。

发明内容

本发明目的是提供一种从钕铁硼永磁材料废料中回收稀土元素的方法。从钕铁硼永磁材料中回收制备纳米稀土氢氧化物，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a.钕铁硼永磁材料的感应熔炼过程：首先将钕铁硼材料放置于高纯石墨坩埚中，感应熔炼炉抽真空至10^-5MPa,然后将钕铁硼材料感应加热至熔融状态，并保温10-15min使稀土元素碳化；最后，试样随炉冷却至室温，得到含稀土碳化物的金属铸锭；

b.金属铸锭水解过程：将上述金属铸锭机械粉碎至一定粒径，得到金属粉末。将该合金粉末与去离子水按1g/10-25mL进行水解，室温水解处理6h；

c.水解产物的磁选分离：将水解产品进行磁选，经多次洗涤磁选，得到稀土氢氧化物纳米粉和铁基合金粉；回收制备的稀土氢氧化物纯度>99%，且稀土氢氧化物为长度为100nm,直径为30nm左右的纳米棒；铁基合金粉作为水解副产品暂存。

在空气气氛中用烘箱在100^oC烘干，得到稀土氢氧化物纳米粉。其纯度大于99%。主要杂质为金属铁和一些钕铁硼材料中添加的可固溶于铁的元素。

与现有方法相比，本发明方法具有以下特点：①回收制备的稀土氢氧化物纯度高于99%，完全可以进行商品化。②回收制备的稀土氢氧化物为纳米材料，国内外报道的各种从用永磁材料中回收稀土资源的方法中均没有能够将稀土元素转变为稀土纳米材料，此工艺不仅实现了稀土元素的回收，而且提高了回收产物的附加价值。③铁粉作为回收副产品可以提供给钢铁企业作为炼钢的原材料。④该工艺流程短，通过合理的设计反应器，可以实现工业化生产。

附图说明

图1为稀土氢氧化物的X射线衍射图谱。

图2为稀土氢氧化物的透射电子显微照片。

具体实施方式

为了更好地描述本发明，下面结合实施例对本发明提供的方法作进一步详细描述。

实施例1

某钕铁硼永磁材料含不同元素质量百分数分别为：钕30.70%、镨4.39%、镧1.58%、铁61.54%、铝0.83%和硼0.96%。回收制备纳米稀土氢氧化物的条件为：将钕铁硼材料置于石墨坩埚中，真空感应熔炼，在熔融状态保温10min。将感应熔炼的合金铸锭机械粉碎，全部过400目筛，粒径小于37μm。将合金粉与去离子水以1g/20ml的比例混合，在室温进行水解，水解时间为6h。最终得到纳米稀土氢氧化物及其主要杂质的质量百分数分别为：氢氧化钕86.02%、氢氧化镨9.56%、氢氧化镧3.93%、铝0.01%、硼0.04%和铁0.44%。水解磁选后所得铁粉中稀土元素含量（质量%）为：钕3.97%，镨0.32%和镧0.14%。由上述可知，最终回收的稀土氢氧化物的纯度高于99.50%，回收率高于90%。

实施例2

某钕铁硼永磁材料含不同元素质量百分数分别为：钕23.82%、镨6.68%、镧0.10%、镝0.35%、铝0.74%、钴0.16%、镍0.56%、铜0.31%、铌0.07%、硼1.34%和铁65.87%。回收制备纳米稀土氢氧化物的条件为：将钕铁硼材料置于石墨坩埚中，真空感应熔炼，在熔融状态保温10min。将感应熔炼的合金铸锭机械粉碎，全部过100目筛，粒径小于150μm。将合金粉与去离子水以1g/20ml的比例混合，在室温进行水解，水解时间为6h。最终得到纳米稀土氢氧化物及其主要杂质的质量百分数分别为：氢氧化钕78.16%、氢氧化镨19.38%、氢氧化镧0.30%、氢氧化镝0.91%、铝0.25%、钴0.02%、镍0.14%、铜0.02%、铌0.05%、硼<3ppm和铁0.77%。水解磁选后所得铁粉中稀土元素含量（质量%）为：钕4.84%，镨1.03%，镧0.02%和镝0.14%。有上述可知，最终回收的稀土氢氧化物的纯度高于99%，回收率高于80%。

图1为稀土氢氧化物的X射线衍射图谱，由图谱可以看出除了稀土氢氧化物的物相外，并无其他物相，且衍射锋较宽，可以推测是由于纳米材料的晶粒细小引起的衍射峰宽化。

图2为稀土氢氧化物的透射电镜照片，可以看出稀土氢氧化物的形貌为纳米棒，纳米棒直径在20nm左右。

Claims

1.一种从钕铁硼永磁材料中回收制备纳米稀土氢氧化物的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a.钕铁硼永磁材料的感应熔炼过程：首先将钕铁硼材料放置于高纯石墨坩埚中，感应熔炼炉抽真空至10^-5MPa,然后将钕铁硼材料感应加热至熔融状态，并保温10-15min，使稀土元素碳化；最后，试样随炉冷却至室温，得到含稀土碳化物的金属铸锭；

b.金属铸锭水解过程：将上述金属铸锭机械粉碎至一定粒径，得到合金粉末；将该合金粉末与去离子水按1g/10-25mL进行水解，室温水解处理6h；

c.水解产物的磁选分离：将水解产品进行磁选，经多次洗涤磁选，得到稀土氢氧化物纳米粉和铁基合金粉；然后在烘箱内100^oC烘干；回收制备得到的稀土氢氧化物纯度>99%，且稀土氢氧化物为长度为100nm,直径为20nm左右的纳米棒；铁基合金粉作为水解副产品暂存。