CN105316561A - 一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法 - Google Patents

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余丽群
钟学军
吴洪清
郭颖
赖小华
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Lufeng Dongxuan Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，包括以下顺序进行的步骤：S1.把硅铁、硅钡、铋、锑和铁中的一种或多种物料加入中频感应炉或真空感应炉内熔炼，通电，待物料全部熔化后，扒渣；S2.将炉内的合金液温度调整至1250-1330℃，然后将镁、金属钙、稀土永磁材料废料加入合金液中；S3.待反应结束后，搅拌均匀，冷却制成钢铁添加剂成品。与现有技术相比，本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法可直接回收利用稀土永磁材料废料的稀土、铁、硼，不造成二次污染；提高冶金行业资源、能源利用效率；所用的设备简单，处理工艺简单。

Description

一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法
技术领域
本发明属于矿物资源回收利用领域，具体涉及一种使用稀土废料制备钢铁添加剂的方法。
背景技术
稀土永磁材料由于其性能优越,性价比优异,被广泛地应用于国防军工、航空航天、计算机、电子工业、医疗器械等领域。稀土永磁材料废料是在制作稀土永磁体器件的切割、打磨等加工过程中产生的,也有少量的不合格的钕铁硼磁体；稀土永磁材料废料与永磁体器件的成份一样,都是由稀土（RE含量为30-33%，主要稀土元素为：钕、镨、镝、钆、钇、铽等等）、硼、纯铁组成。为节约稀土资源，通常会将稀土永磁材料废料进行回收利用。目前稀土永磁材料废料处理生产工艺有：焙烧酸解草酸沉积分离法，焙烧酸解盐析分离法，酸解草酸沉积分离法，酸解盐析分离法。
焙烧酸解草酸沉积分离法是以稀土永磁材料废料为原料，在焙烧炉中焙烧（600℃），生成氧化钕和氧化铁，再经20%的硫酸溶解，再用草酸将稀土沉淀下来，经洗涤焙烧（850℃）即得氧化钕。而铁的回收则是滤液蒸发、浓缩、重结晶得硫酸铁，该反应的特点能耗大（两部高温焙烧），原材料消耗大，焙烧产生的粉尘和废气多。
焙烧酸解盐析分离法是以稀土永磁材料废料为原料，在焙烧炉中焙烧（600℃），生成氧化钕和氧化铁，再经20%的硫酸溶解，在倒入硫酸钠得稀土硫酸钠沉淀，将沉淀溶解加入氢氧化钠后产生氢氧化钕，再经煅烧（400℃）即可得到纯的氧化钕，同时此工艺的硫酸铁经冷凝结晶后可得较纯的硫酸铁，到这种工艺同样耗能较高（要煅烧），焙烧产生的粉尘和废气多。
酸解草酸沉积分离法是用30%硫酸将钕铁硼废料溶解，将产生的氢气收集储存，所得溶液经过滤后，再用草酸将稀土沉淀下来，经洗涤焙烧（850℃）即得氧化钕，该反应的特点能耗大（850℃高温焙烧），硫酸亚铁品位低。
酸解盐析分离法是用30%硫酸将钕铁硼废料溶解，将产生的氢气收集储存，所得溶液经过滤后，在倒入硫酸钠得稀土硫酸钠沉淀，将沉淀溶解加入氢氧化钠后产生氢氧化钕，再经煅烧（400℃）即可得到纯的氧化钕，同时此工艺的硫酸亚铁经冷凝结晶后可得较纯的硫酸亚铁。
这些回收处理的方法均需使用较多的化学原料，处理过程中会产生大量的污染物，对环境造成污染；其次是将稀土金属元素转化为化合物，然后煅烧成氧化物，再电解成金属，能量消耗大；再者是硼酸解后，难于回收利用；再次是将金属铁转化为硫酸亚铁或硫酸铁，也不利于能源的利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，该方法能够直接回收利用稀土永磁材料废料，环保、节能。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，包括以下顺序进行的步骤：
S1.把硅铁、硅钡、铋、锑和铁中的一种或多种物料加入中频感应炉或真空感应炉内熔炼，通电，待物料全部熔化后，扒渣；
S2.将炉内的合金液温度调整至1250-1330℃，然后将镁、金属钙、稀土永磁材料废料加入合金液中；
S3.待反应结束后，搅拌均匀，冷却制成钢铁添加剂成品。
所述铁为生铁或废钢。
所述步骤S1还包括将硅铁、硅钡、铋和锑破碎成颗粒小于50mm的步骤。
所述步骤S1还包括将铁剪碎、除锈的步骤。
所述步骤S2还包括将稀土永磁材料废料进行筛选、除杂、去除氧化物及粉尘的步骤。
所述步骤S2还包括将镁和金属钙剪碎的步骤。
所述步骤S2包括将镁、金属钙、稀土永磁材料废料放入加料装置中，用加料装置将镁、金属钙、稀土永磁材料废料压入合金液的步骤。
所述步骤S3包括：待反应结束后，搅拌均匀，然后将合金液浇注至模具中，冷却成锭。
所述步骤S3包括：将钢铁添加剂成品破碎成不规则的颗粒，颗粒大小为0.1—40mm。
本发明还提供一种钢铁添加剂，包括以下重量百分比的组分：Si3-65%，RE0-15%，Ca0.3-20%，Bi0-5%，Sb0-5%，Mg0-35%，余为铁。
所述钢铁添加剂用于铸铁中，可改变石墨的形状及其分布的均匀性；用于合金钢中，可改变碳化物的形状，提高钢的抗氧化性能、疲劳性能、热硬性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法可直接回收利用稀土永磁材料废料的稀土、铁、硼，不造成二次污染。
2、本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法直接利用稀土永磁材料废料生产钢铁添加剂，可提高冶金行业资源、能源利用效率。
3、本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法所用的设备简单，处理工艺简单。
4、本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法将镁锭、金属钙、稀土永磁材料废料等活泼元素在熔炼后期加入炉内形成合金液，与其他添加剂生产方法相比可减少活泼元素的氧化损耗。
5、与传统的添加剂生产工艺相比，本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法中的铁已进行除锈，可减少铁锈与稀土、镁、钙等活泼金属反应。
6、本发明的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法复合了铋、锑，可促进石墨异质核心的形成，更有利于改变石墨的形状及其分布的均匀性。
具体实施方式
本发明RE是指稀土金属元素。
下面结合实施例对本发明做详细说明：
1、冶炼设备
350Kg250KW中频感应炉
2、原材料化学成份及配比
稀土永磁材料废料：RE32%　B0.9%　　　　4Kg
镁锭　Mg＞99.5%　　　　　　　　　　　7.5Kg
铋锭　Bi＞99.5%　　　　　　　　　　　1.5Kg
锑锭Sb>99.5%　　　　　　　　　　　1Kg
硅铁Si>72%60.2Kg
金属钙Ca>99%2.1Kg
废钢Fe>99%23.8Kg
3、熔炼工艺
a、将稀土永磁材料废料进行筛选、除杂，去除氧化物及粉尘。
b、将硅铁、铋锭和锑锭破碎，颗粒大小小于50mm。
c、将废钢剪碎，然后除去锈迹。
d、将镁锭、金属钙剪碎，然后与稀土永磁废料一起放入加料装置中。
e、把颗粒大小小于50mm硅铁、铋、锑、废钢加入中频感应炉内熔炼，通电，待23分钟后物料全部熔化，扒渣。
f、将炉内的合金液温度调整至1250-1330℃，然后用加料装置将镁、金属钙、稀土永磁材料废料压入合金液中。
g、反应结束后，将加料装置取出，搅拌均匀，然后将合金液浇注至模具中，冷却成锭。
h、将合金锭取出，用破碎机将合金锭破碎成不规则的颗粒，颗粒大小为0.1—40mm，生产成钢铁添加剂成品。
4、主要反应为：
RE-Fe-B+Ca+Bi(Sb)+Fe+Fe-Si+Mg→RE-Fe-Si-Mg-Ca-Bi(Sb)。
5、合金出炉数量为98Kg。
6、合金化学成份为(重量%)：RE1.2%Mg7.1%Bi1.45%Sb0.99%Ca1.98%Si44.5%其余为铁。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于，包括以下顺序进行的步骤：
S1.把硅铁、硅钡、铋、锑和铁中的一种或多种物料加入中频感应炉或真空感应炉内熔炼，通电，待物料全部熔化后，扒渣；
S2.将炉内的合金液温度调整至1250-1330℃，然后将镁、金属钙、稀土永磁材料废料加入合金液中；
S3.待反应结束后，搅拌均匀，冷却制成钢铁添加剂成品。
2.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于：所述铁为生铁或废钢。
3.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于：所述步骤S1还包括将硅铁、硅钡、铋和锑破碎成颗粒小于50mm的步骤。
4.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于：所述步骤S1还包括将铁剪碎、除锈的步骤。
5.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于：所述步骤S2还包括将稀土永磁材料废料进行筛选、除杂、去除氧化物及粉尘的步骤。
6.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于：所述步骤S2还包括将镁和金属钙剪碎的步骤。
7.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于：所述步骤S2包括将镁、金属钙、稀土永磁材料废料放入加料装置中，用加料装置将镁、金属钙、稀土永磁材料废料压入合金液的步骤。
8.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：待反应结束后，搅拌均匀，然后将合金液浇注至模具中，冷却成锭。
9.根据权利要求1所述的使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将钢铁添加剂成品破碎成不规则的颗粒，颗粒大小为0.1—40mm。
10.一种钢铁添加剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：Si3-65%，RE0-15%，Ca0.3-20%，Bi0-5%，Sb0-5%，Mg0-35%，余为铁。
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