DE102012017418B4 - Method for obtaining the double salt NaNd (SO4) 2 * H20 from a starting mixture - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Gewinnung des Doppelsalzes NaNd(SO4)2·H2O aus einem vorzerkleinerten Ausgangsgemisch, in dem NdFeB enthalten ist, bei dem eine Magnetscheidung und eine Feinzerkleinerung durchgeführt werden und anschließend ein hydrometallurgischer Aufschluss unter Zugabe von Schwefelsäure, bei gleichzeitiger Bestimmung des während des hydrometallurgischen Aufschlusses freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms oder des gesamten freigesetzten Wasserstoffvolumens durchgeführt wird, wobei der freigesetzte Wasserstoffvolumenstrom oder das gesamte Wasserstoffvolumen als Regelgröße für die Menge an zuzugebender Schwefelsäure eingesetzt und/oder zur Bestimmung der Beendigung des hydrometallurgischen Aufschlusses genutzt wird, und im Anschluss daran durch Zugabe einer natriumhaltigen Salzlösung, eines natriumhaltigen Salzes und/oder NaOH das schwerlösliche Doppelsalz NaNd(SO4)2·H2O nach dem hydrometallurgischen Aufschluss ausgefällt wird.Process for recovering the double salt NaNd (SO4) 2 · H2O from a pre-comminuted starting mixture containing NdFeB, which undergoes magnetic separation and comminution followed by hydrometallurgical digestion with the addition of sulfuric acid, while determining the hydrometallurgical digestion released hydrogen volume flow or the total volume of hydrogen released, wherein the released hydrogen volume flow or the total volume of hydrogen is used as a control variable for the amount of sulfuric acid to be added and / or used to determine the completion of the hydrometallurgical digestion, and then by adding a sodium-containing saline solution, of a sodium-containing salt and / or NaOH, the sparingly soluble double salt NaNd (SO4) 2 · H2O is precipitated after hydrometallurgical digestion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung des Doppelsalzes NaNd(SO4)2·H2O und gegebenenfalls von Nd2O3 aus Ausgangsgemischen/Schrott, in denen NdFeB enthalten ist.The invention relates to a process for obtaining the double salt NaNd (SO 4 ) 2 .H 2 O and optionally from Nd 2 O 3 from starting mixtures / scrap, in which NdFeB is contained.

Neodym ist gegenwärtig das Seltenerdmetall mit der höchsten Nachfrage. Vor allem aufgrund seines vielfältigen Einsatzgebiets in leistungsfähigen NdFeB-Permanentmagneten für Festplatten, Lautsprecher sowie für effiziente Motoren und Generatoren besteht ein hoher Bedarf. Weiterhin findet Neodymoxid (Nd2O3) Verwendung als Dotierungsmittel für Gläser, Laserkristalle, Kondensatoren und als Polymerisationskatalysator zur Polybutadienkautschukherstellung. Aufgrund einer weiter zunehmenden Bedeutung elektrischer Antriebe und Generatoren (Elektromobilität, Windkraft), bei gleichzeitiger Verknappung von Neodym als Rohstoff auf dem Weltmarkt wird ein effizientes, umweltfreundliches und kostengünstiges Recyclingverfahren von Neodym aus Schrott zu einer vordringlichen Aufgabe im Bereich des Recyclings seltener Erden.Neodymium is currently the rare earth metal with the highest demand. Above all due to its diverse field of application in powerful NdFeB permanent magnets for hard disks, loudspeakers as well as for efficient motors and generators, there is a great need. Furthermore, neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) is used as a dopant for glasses, laser crystals, capacitors and as a polymerization catalyst for Polybutadienkautschukherstellung. Due to the increasing importance of electric drives and generators (electromobility, wind power) and the simultaneous depletion of neodymium as a raw material on the world market, an efficient, environmentally friendly and cost-effective recycling process of neodymium from scrap becomes an urgent task in the field of recycling of rare earths.

Zur Wiedergewinnung von Neodym aus sortenreinem NdFeB-Material kommen bei der Herstellung von NdFeB-Magneten bislang hauptsächlich pulvermetallurgische Verfahren, wie die Wasserstoffversprödung (HD oder auch HDDR-Prozesse) zum Einsatz. Diese Verfahren benötigen jedoch sehr hohe Ausgangsreinheiten der zu recycelnden Ausgangsmaterialien, da ansonsten die Ausbeute unzureichend ist und so gefertigte Magnete nur minderwertige Eigenschaften erreichen. Probleme bereitet insbesondere teilweise korrodiertes Magnetmaterial, das für das Recycling durch Wasserstoffversprödung eine aufwändige vorangehende Entfernung von Oxid- und Hydroxidschichten erfordert. Auf gesinterten NdFeB-Magneten ist außerdem meist eine Schutzschicht aus Zinn, Nickel, Aluminium oder ein Sprüh- bzw. Tauchlack aufgebracht. Dies kann für das Recycling durch Wasserstoffversprödung sehr hohe prozesstechnische Anforderungen bedeuten und verhindert in den meisten Fällen einen Recyclingprozess bei magnetischem Material unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung. Ein weiteres Problem stellen gebundene Magnete dar, bei denen der ungesinterte NdFeB-Werkstoff in einen Kunststoff, wie z. B. einem Epoxidharz eingebettet ist, was aufgrund der nur eingeschränkten Möglichkeiten zur Stofftrennung durch Wasserstoff-Versprödungsverfahren einen effizienten Recyclingprozess ebenfalls verhindert.For the recovery of neodymium from unmixed NdFeB material, mainly powder metallurgical processes such as hydrogen embrittlement (HD or HDDR processes) have been used in the manufacture of NdFeB magnets. However, these processes require very high initial purities of the starting materials to be recycled, since otherwise the yield is insufficient and thus produced magnets achieve only inferior properties. In particular, there is a problem with partially corroded magnetic material, which requires extensive prior removal of oxide and hydroxide layers for recycling by hydrogen embrittlement. On sintered NdFeB magnets, moreover, a protective layer of tin, nickel, aluminum or a spray or dip is usually applied. This can mean very high process engineering requirements for recycling by means of hydrogen embrittlement and, in most cases, prevents a recycling process for magnetic material of different origin and composition. Another problem is bound magnets in which the unsintered NdFeB material in a plastic, such. B. an epoxy resin is embedded, which also prevents an efficient recycling process due to the limited possibilities for separation by hydrogen embrittlement.

Neben pulvermetallurgischen sind auch verschiedene hydrometallurgische Recyclingprozesse bekannt, die durch nasschemische Verfahrensweisen prinzipbedingt bessere Möglichkeiten der Stofftrennung bieten. Gemäß der Offenbarung von WO 94/26665 A1 erfolgt der Aufschluss des zu recycelnden NdFeB-Materials beispielsweise durch oberflächliche Oxidation von NdFeB mittels NaOH zu Nd2O3, das dann in Essigsäure gelöst, durch Einengen selektiv als Neodymacetat auskristallisiert, fluoriert und im letzten Schritt zu elementarem Neodym reduziert wird. Bei diesem Verfahren ist unter anderem die nur oberflächlich ablaufende Oxidation des NdFeB zu Nd2O3, die daraus resultierende sehr langsame Aufschlussgeschwindigkeit und die Notwendigkeit einer kontinuierlichen mechanischen Zerkleinerung während des Aufschlussprozesses bei gleichzeitiger magnetischer Separation von elementarem Eisen, nachteilig.In addition to powder metallurgy, various hydrometallurgical recycling processes are also known, which by principle offer better possibilities of substance separation by wet-chemical procedures. According to the disclosure of WO 94/26665 A1 The decomposition of the NdFeB material to be recycled is effected, for example, by superficial oxidation of NdFeB by means of NaOH to Nd 2 O 3 , which is then dissolved in acetic acid, selectively crystallized by concentration as neodymium acetate, fluorinated and reduced in the last step to elementary neodymium. In this process, among other things, the only superficial oxidation of NdFeB to Nd 2 O 3 , the resulting very slow digestion rate and the need for continuous mechanical comminution during the digestion process with simultaneous magnetic separation of elemental iron, disadvantageous.

In US 5,129,945 B1 wird beschrieben, dass der Aufschluss von Prozessabfällen der Seltenerdmagnetherstellung mit 2 M H2SO4 erfolgen kann. Aus der Lösung wird durch Zugabe von NaOH bzw. NH4OH selektiv das Doppelsalz NaNd(SO4)2·H2O bzw. NH4Nd(SO4)2·H2O gefällt. Für die Trennung von Magnetschrott unterschiedlicher Zusammensetzung wird bei diesem Verfahren auf die Möglichkeit hingewiesen, dass aufgrund des unterschiedlichen Löslichkeitsprodukts der Doppelsalze Ceriterden (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) und Yttererden (Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) ohne großen Aufwand voneinander getrennt werden können.In US 5,129,945 B1 it is described that the digestion of process waste of the rare earth magnet production can be done with 2 MH 2 SO 4 . From the solution, the double salt NaNd (SO 4 ) 2 .H 2 O or NH 4 Nd (SO 4 ) 2 .H 2 O is precipitated selectively by addition of NaOH or NH 4 OH. For the separation of magnetic scrap of different composition, this method indicates the possibility that, due to the different solubility product of the double salts, cerium earths (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) and iron earths (Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) can be separated from each other without much effort.

In US 5,129,945 B1 wird das Doppelsalz durch die Zugabe von Flusssäure zu NdF3 fluoriert, das nach sorgfältiger Trocknung dann calciothermisch wieder zu elementarem Nd reduziert wird. Diese Vorgehensweise ist jedoch aufgrund des Einsatzes und der Freisetzung von Fluorwasserstoff (HF) problematisch. Es ist daher wünschenswert, eine einfachere und umweltfreundlichere Aufarbeitung der Fällungsprodukte zu einem benötigten Rohstoff zu entwickeln. In US 5,129,945 B1 ist auch die Reaktion des Doppelsalzes mit einer Oxalsäurelösung zu Neodymoxalat beschrieben, das durch thermische Behandlung bei 900°C zu Nd2O3, CO2 und H2O zersetzt werden kann. Problematisch ist dabei ein weiterer benötigter Salzmetatheseschritt in Verbindung mit dem Verlust der eingesetzten Oxalsäure.In US 5,129,945 B1 the double salt is fluorinated by the addition of hydrofluoric acid to NdF 3 which, after thorough drying, is then calciothermally reduced back to elemental Nd. However, this approach is problematic due to the use and release of hydrogen fluoride (HF). It is therefore desirable to develop a simpler and more environmentally friendly processing of the precipitation products to a required raw material. In US 5,129,945 B1 also the reaction of the double salt with an oxalic acid solution to neodymium oxalate is described, which can be decomposed by thermal treatment at 900 ° C to Nd 2 O 3 , CO 2 and H 2 O. The problem is another required salt metathesis step in conjunction with the loss of oxalic acid used.

Eines der Haupthindernisse für das effektive Recycling von Neodym aus magnetischen Altmaterialien durch hydrometallurgische Prozesse ist jedoch eine nicht vorhandene oder nur unzureichende Steuerung des Aufschlusses bei magnethaltigen Materialien unterschiedlicher Herkunft mit wechselnder Beschaffenheit und Zusammensetzung. Dadurch ist die benötigte Zeit für den Aufschluss je nach Zusammensetzung und Beschaffenheit des zu recycelnden Materials sehr lang (z. B. durch Passivierung und Agglomeration, aber auch nicht anderweitig abtrennbare inerte Fremdmaterialien) und sowohl der Aufschluss selbst als auch die nachfolgende Fällung erfordern einen unnötig hohen Einsatz an Chemikalien.One of the main obstacles to the effective recycling of neodymium from waste magnetic materials by hydrometallurgical processes, however, is a lack of or insufficient control of the digestion of magnetically rich materials of varying origin with varying texture and composition. Thus, the time required for digestion, depending on the composition and nature of the material to be recycled, is very long (eg, by passivation and agglomeration, but also not otherwise separable inert foreign materials) and both the digestion itself and the subsequent precipitation require unnecessary high use of chemicals.

Weiterhin ist es problematisch, dass NdFeB-haltiger Schrott/Abfall aus verschiedenen Quellen stark unterschiedliche Verunreinigungen enthalten kann, die in sortenreinen Prozessabfällen bei der Magnetherstellung so nicht vorkommen – darunter fallen z. B. andere Seltenerdmagneten wie SmCo. Nach dem Stand der Technik wird in diesem Fall beispielsweise nur die Fällung eines gemischten Doppelsalzes wie NaNd1-xSm(SO4)2·H2O mit anschließender Lösemittelextraktion bzw. Ionentausch zur Separation der Seltenerden vorgenommen. Dieses Vorgehen ist jedoch sehr aufwändig und verhindert einen einfachen Recyclingprozess. Andere Separationswege während des Aufschlusses, wie z. B. durch Wasserstoff-Flotationsverfahren ( US 5,238,489 B1 ), sind in real vorkommenden Altmaterialien aufgrund anderer Verunreinigungen (z. B. durch Kunststoffe) nicht oder nur schwer zu realisieren. Furthermore, it is problematic that NdFeB-containing scrap / waste from different sources can contain very different impurities that do not occur in unmixed process waste during magnet production - including, for example, B. other rare earth magnets such as SmCo. According to the prior art, in this case, for example, only the precipitation of a mixed double salt such as NaNd 1-x Sm (SO 4 ) 2 .H 2 O is carried out with subsequent solvent extraction or ion exchange for the separation of the rare earths. However, this procedure is very complicated and prevents a simple recycling process. Other separation paths during digestion, such. B. by hydrogen flotation ( US 5,238,489 B1 ), are in real occurring old materials due to other impurities (eg by plastics) not or difficult to implement.

Keines der bekannten Recyclingverfahren kann gemischte, nicht sortenreine magnetische Materialien, die Schwankungen in Zusammensetzung und Beschaffenheit unterliegen, effizient recyceln.None of the known recycling processes can efficiently recycle mixed, non-grade magnetic materials that are subject to variations in composition and texture.

Ein weiteres Verfahren zur Rückgewinnung von Elementen aus einer Seltenerd-Nickel-Legierung, bei dem Elemente aus Abfällen in Salpetersäure gelöst werden.Another method of recovering rare earth-nickel alloy elements by dissolving elements of waste in nitric acid.

Aus EP 0 790 322 A1 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenen Erden aus Seltenerden-Nickel-Legierungsschrott bekannt.Out EP 0 790 322 A1 For example, a method of recovering rare earths from rare earth nickel alloy scrap is known.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine effektive Wiedergewinnung von Neodymoxid anzugeben, um aus unsortiertem Abfall/Schrott einen hohen Anteil mit verringertem Aufwand erreichen zu können.It is therefore an object of the invention to provide opportunities for effective recovery of neodymium oxide in order to achieve a high proportion of unsorted waste / scrap with reduced effort.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of the claim. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be achieved with features described in the subordinate claims.

Die vorliegende Erfindung löst das Recyclingproblem nicht sortenrein vorliegender NdFeB-Magnetmaterialien mit veränderlicher Zusammensetzung und Beschaffenheit durch eine Kombination verschiedener Verfahrensschritte, die im Folgenden detailliert beschrieben sind.The present invention solves the recycling problem of non-grade NdFeB magnetic materials of variable composition and nature by a combination of various process steps, which are described in detail below.

Zunächst kann eine Vorzerkleinerung des zu recycelnden Materialgemisches, in dem NdFeB enthalten ist, erfolgen.First of all, pre-comminution of the material mixture to be recycled, in which NdFeB is contained, can take place.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ausgangsgemisch, in dem NdFeB enthalten ist, einem hydrometallurgischen Aufschluss unter Zugabe von Schwefelsäure unterzogen. Gleichzeitig wird die Bestimmung des während des hydrometallurgischen Aufschlusses freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms oder des gesamten freigesetzten Wasserstoffvolumens durchgeführt, wobei der freigesetzte Wasserstoffvolumenstrom oder das gesamte Wasserstoffvolumen als Regelgröße für die Menge an zuzugebender Schwefelsäure eingesetzt und/oder zur Bestimmung der Beendigung des hydrometallurgischen Aufschlusses genutzt wird.In the process according to the invention, a starting mixture in which NdFeB is present is subjected to hydrometallurgical digestion with the addition of sulfuric acid. At the same time, the determination of the hydrogen volume flow released during the hydrometallurgical digestion or of the total released hydrogen volume is carried out, the released hydrogen volume flow or the entire volume of hydrogen being used as a controlled variable for the amount of sulfuric acid to be added and / or used to determine the completion of the hydrometallurgical digestion.

So kann der Anstieg des freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms ermittelt werden und, wenn dieser Anstieg auf einen vorgebbaren Schwellwert abgefallen ist, kann entsprechend reagiert werden.Thus, the increase of the released hydrogen volume flow can be determined and, if this increase has dropped to a predefinable threshold, can be reacted accordingly.

Bei Unterschreitung eines vorgebbaren Schwellwertes für den Wasserstoffvolumenstrom kann der hydrometallurgische Aufschluss beendet werden, da zumindest der größte Teil einer durch chemische Reaktion in Nd3+ umsetzbaren chemischen Verbindung, in der Neodym enthalten ist, umgesetzt worden ist.If the hydrogen volume flow falls below a predeterminable threshold value, the hydrometallurgical digestion can be ended, since at least the major part of a chemical reaction in which Nd 3+ can be converted into a chemical compound in which neodymium is present has been reacted.

Es ist vorteilhaft möglich, die zuzugebende Menge an Säure mittels des Anstiegs des freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms und/oder seines Integrals zu regeln.It is advantageously possible to control the amount of acid to be added by means of the increase of the released hydrogen volume flow and / or its integral.

Bei der Erfindung kann auch mindestens eine Magnetscheidung durchgeführt werden. Dabei kann entmagnetisierter NdFeB aus einem Ausgangsgemisch/Schrott abgetrennt werden. Dazu werden nur ferro- und ferrimagnetische Materialien abgetrennt.In the invention, at least one magnetic separation can be performed. In this case, demagnetized NdFeB can be separated from a starting mixture / scrap. For this purpose, only ferro- and ferrimagnetic materials are separated.

Alternativ kann eine Abtrennung aller magnetisierten Materialien im Schrott erfolgen. Zur Abtrennung kann Magnetscheidetechnik eingesetzt werden, die bevorzugt nicht selektiv für alle ferromagnetischen Materialien ist, sondern nur für magnetisierte (remanente) ferro- und ferrimagnetische Materialien, wie insbesondere NdFeB- oder SmCo-Magneten. Im Anschluss an diese Magnetscheidung bzw. ggf. im Anschluss an eine weitere Magnetscheidung kann eine Feinzerkleinerung und Homogenisierung des angereicherten und entmagnetisierten und NdFeB enthaltenden Teils des Ausgangsgemischs/Schrotts mit dem sich daran anschließenden hydrometallurgischen Aufschluss durchgeführt werden.Alternatively, a separation of all magnetized materials in the scrap can take place. For separation, magnetic separation technique can be used, which is preferably not selective for all ferromagnetic materials, but only for magnetized (remanent) ferromagnetic and ferrimagnetic materials, in particular NdFeB or SmCo magnets. Subsequent to this magnetic separation or, if appropriate, subsequent to a further magnetic separation, fine comminution and homogenization of the enriched and demagnetized and NdFeB-containing part of the starting mixture / scrap can be carried out with the subsequent hydrometallurgical digestion.

Die Magnetscheidung kann durch eine technisch vergleichsweise einfache Anpassung konventioneller Magnetscheider durch Substitution der Scheidemagneten oder -spulen durch weichmagnetische ferromagnetische Abscheider (z. B. aus Eisen) realisiert werden. Diese Vorsortierung des magnethaltigen Schrotts ermöglicht zudem die Abtrennung aller nicht gebundenen super-para-, para- und diamagnetischen Fremdstoffe von den Magneten, wie beispielsweise von Kunststoffen. Der Vorteil dieses Verfahrensschritts besteht damit in einer starken Anreicherung von NdFeB, was die benötigten Chemikalienmengen für den nachfolgenden hydrometallurgischen Aufschluss deutlich verringert und dessen Anfälligkeit für eventuell störende Fremdmaterialien erheblich reduziert. Zudem wird die Zeitdauer für den Aufschluss stark reduziert, da weniger Fremdmaterialien und Fremdstoffe mit aufgeschlossen werden müssen.The magnetic separation can be realized by a technically comparatively simple adaptation of conventional magnetic separators by substitution of the separator magnets or coils by soft magnetic ferromagnetic separators (eg of iron). This pre-sorting of the metal-containing scrap also allows the separation of all unbound super-para-, para- and diamagnetic foreign matter from the magnets, such as plastics. The advantage of this As a result, NdFeB accumulates heavily, which significantly reduces the amount of chemicals required for subsequent hydrometallurgical digestion and significantly reduces its susceptibility to potentially interfering foreign materials. In addition, the time required for digestion is greatly reduced because less foreign matter and foreign matter must be digested with.

Nach Erhitzen des abgetrennten magnetisierten Materials über die Curietemperatur von NdFeB (583 K) kann im Anschluss optional eine erneute Magnetscheidung analog zum ersten Verfahrensschritt erfolgen, um Werkstoffe mit höherer Curie-Temperatur (z. B. SmCo, AlNiCo) vom entmagnetisierten NdFeB abzutrennen und damit den NdFeB-Gehalt im Ausgangsmaterialgemisch (Schrott) weiter anzureichern. Eventuell vorhandene Anhaftungen von NdFeB an noch magnetisierte Materialien stören diesen Prozess nicht wesentlich, da solche Materialien meist Minoritätsbestandteile des Ausgangsmaterialgemischs/Schrotts sind. Diese physikalische Abtrennung von insbesondere SmCo noch vor dem hydrometallurgischen Aufschluss ist technisch deutlich einfacher zu realisieren, als eine aufwändige chemische Trennung der verschiedenen Seltenerden mittels Lösemittelextraktion bzw. Ionenaustausch nach dem Aufschlussprozess. Sind außer NdFeB keine weiteren Seltenerdmagneten im Ausgangsgemisch/Schrott enthalten, kann die Entmagnetisierung statt durch Erhitzen über die Curie-Temperatur auch mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes erfolgen. Eine Entmagnetisierung sollte jedoch für die nachfolgende Feinzerkleinerung und den hydrometallurgischen Aufschluss zur Verhinderung eines Zusammenhaftens der gemahlenen Partikel durchgeführt werden.After the separated magnetized material has been heated above the Curie temperature of NdFeB (583 K), another magnetic separation can optionally be carried out analogously to the first method step in order to separate materials with a higher Curie temperature (eg SmCo, AlNiCo) from the demagnetized NdFeB and thus to further enrich the NdFeB content in the starting material mixture (scrap). Any buildup of NdFeB on magnetized materials will not interfere significantly with this process, since such materials are usually minority constituents of the feedstock mix / scrap. This physical separation of, in particular, SmCo even before the hydrometallurgical digestion is technically much easier to implement than a complex chemical separation of the various rare earths by means of solvent extraction or ion exchange after the digestion process. If no other rare earth magnets are present in the starting mixture / scrap apart from NdFeB, the demagnetization can also take place by means of an alternating electromagnetic field instead of by heating above the Curie temperature. However, demagnetization should be performed for the subsequent comminution and hydrometallurgical digestion to prevent coalescence of the ground particles.

Im nächsten Schritt kann die Feinzerkleinerung und Homogenisierung des angereicherten und entmagnetisierten Schrotts erfolgen. In vielen Versuchen wurde die Partikelgrößenverteilung des gemahlenen Schrotts für einen optimierten Aufschluss untersucht. Dabei haben sich mittlere Partikelgrößen im Bereich von 100 μm bis 250 μm als günstig für den hydrometallurgischen Aufschluss hinsichtlich einer geringen Mahldauer, einer großen Aufschlussgeschwindigkeit und einer optimalen Ausbeute erwiesen. Da sich die Sprödigkeit des NdFeB im Ausgangsgemisch/Schrott jedoch stark von der Sprödigkeit vorhandener Fremdmaterialien (z. B. Ni) unterscheidet, sollten die Mahlparameter für einen optimierten Aufschluss individuell an die Zusammensetzung des Ausgangsgemischs/Schrotts angepasst werden. In der vorliegenden Erfindung können die Mahlparameter erstmals im laufenden Prozess für die jeweilige aktuelle Schrottzusammensetzung optimiert werden. Als regelungstechnische Messgröße kann dabei der freigesetzte Wasserstoffvolumenstrom bzw. der über einen bestimmten Zeitraum integrierte Wasserstoffvolumenstrom (VH2) aus dem nachfolgend beschriebenen hydrometallurgischen Aufschlussprozess genutzt werden.In the next step, the fine comminution and homogenization of the enriched and demagnetized scrap can take place. In many experiments, the particle size distribution of the milled scrap was investigated for optimized digestion. Average particle sizes in the range from 100 μm to 250 μm have proved favorable for the hydrometallurgical digestion with regard to a short grinding time, a high digestion rate and an optimum yield. However, since the brittleness of the NdFeB in the starting mixture / scrap is very different from the brittleness of foreign materials (eg Ni), the grinding parameters should be adapted individually to the composition of the starting mixture / scrap for optimized digestion. In the present invention, the grinding parameters can be optimized for the first time in the current process for each current scrap composition. In this case, the control unit used may be the released hydrogen volume flow or the hydrogen volume flow (V H2 ) integrated over a certain period of time from the hydrometallurgical pulping process described below.

Vorteilhaft ist eine mögliche Echtzeit-Reaktionskontrolle des sauren hydrometallurgischen Aufschlusses. Je nach chemischer Zusammensetzung des Ausgangsgemisches/Schrotts (verschiedene Anteile von NdFeB, Fe, Ni, Kunststoffen etc.) werden für einen optimierten Aufschluss jeweils entsprechend geeignete Mengen einer starken Säure benötigt, und je nach Ausgangsgemisch-/Schrottbeschaffenheit (Partikelgrößen, Agglomerationsverhalten etc.) aber auch Umgebungsbedingungen (z. B. Säuretemperatur) erfordert der hydrometallurgische Aufschluss unterschiedlich lange Zeiträume. Obwohl sowohl Ausgangsgemisch-/Schrottzusammensetzung als auch -beschaffenheit starken Schwankungen unterliegen können, wurde eine Messgröße gefunden, die überraschenderweise eine zuverlässige und reproduzierbare Regelung zahlreicher wichtiger Prozessparameter zulässt. Durch die kontinuierliche Messung des Wasserstoffvolumenstromes (dVH2/dt), des während des hydrometallurgischen Aufschlusses freigesetzten Wasserstoffs, und dem Vergleich dieser Größe mit ihrem zeitlichen Verlauf lässt sich die jeweilige Menge und Konzentration der für den Aufschluss benötigten Säure genau regeln. Auf diese Weise kann nicht nur die eingesetzte Säuremenge stark reduziert, sondern auch der Zeitbedarf für den hydrometallurgischen Aufschluss deutlich verringert werden, da auch das Reaktionsende der Aufschlussreaktion bestimmt werden kann. Die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrensschritts zeigt sich zum Beispiel im direkten Vergleich mit dem Aufschlussprozess, der in US 5,129,945 B1 beschrieben ist. Dort benötigt der vollständige Aufschluss gemäß den Ausführungsbeispielen 24 h, während in der vorliegenden Erfindung die Gesamtdauer für mechanische Vorbehandlung und Aufschluss nur wenige Minuten beansprucht. Den chemischen Hintergrund für die Reaktionskontrolle stellt die unterschiedliche Reaktionskinetik für die Oxidation der verschiedenen im Ausgangsgemisch/Schrott vorkommenden Bestandteile durch Säure unter Wasserstofffreisetzung dar, beispielsweise: Nd2Fe14B + 34H+ → 2Nd3+ + 14Fe2+ + B + 17H2 (sehr schnell) Ni + 2H+ → Ni2+ + H2 (sehr langsam) A possible real-time reaction control of the acid hydrometallurgical digestion is advantageous. Depending on the chemical composition of the starting mixture / scrap (different proportions of NdFeB, Fe, Ni, plastics, etc.) suitable amounts of a strong acid are required for optimized digestion, and depending on the starting mixture / scrap quality (particle sizes, agglomeration behavior, etc.). but also environmental conditions (eg acid temperature), the hydrometallurgical digestion requires different periods of time. Although both the starting mixture / scrap composition and nature can vary greatly, a measure has been found which surprisingly permits reliable and reproducible control of many important process parameters. The continuous measurement of the hydrogen volume flow (dV H2 / dt), the hydrogen released during the hydrometallurgical digestion, and the comparison of this variable with its time course can precisely control the respective amount and concentration of the acid required for the digestion. In this way, not only the amount of acid used can be greatly reduced, but also the time required for the hydrometallurgical digestion can be significantly reduced, since the reaction end of the digestion reaction can be determined. The performance of this process step is shown, for example, in direct comparison with the digestion process, which in US 5,129,945 B1 is described. There, the complete digestion according to the embodiments requires 24 hours, whereas in the present invention the total duration of mechanical pretreatment and digestion takes only a few minutes. The chemical background for the reaction control is the different reaction kinetics for the oxidation of the various occurring in the starting mixture / scrap constituents by acid under hydrogen release, for example: Nd 2 Fe 14 B + 34H + → 2Nd 3+ + 14Fe 2+ + B + 17H 2 (very fast) Ni + 2H + → Ni 2+ + H 2 (very slow)

Beim hydrometallurgischen Aufschluss wird H2SO4 als Säure zugegeben.In the case of hydrometallurgical digestion, H 2 SO 4 is added as acid.

Nach Reaktionsende werden im nächsten Schritt analog zum Stand der Technik nicht gelöste Bestandteile aus der Reaktionsmischung abgetrennt und ein Doppelsalz, beispielsweise der Zusammensetzung NaNd(SO4)2·H2O, durch Zugabe einer neutralen natriumhaltigen Salzlösung und/oder eines natriumhaltigen Salzes, insbesondere gesättigter Na2SO4-Lösung, und/oder durch Zugabe von NaOH, bevorzugt im Überschuss, ausgefällt werden kann. Das so abgetrennte Doppelsalz kann bei einer Wärmebehandlung geglüht werden, bis Nd2O3 erhalten worden ist.After the end of the reaction, in the next step analogous to the prior art, undissolved constituents are separated from the reaction mixture and a double salt, for example the Composition NaNd (SO 4 ) 2 · H 2 O, by adding a neutral sodium-containing salt solution and / or a sodium-containing salt, in particular saturated Na 2 SO 4 solution, and / or by addition of NaOH, preferably in excess, can be precipitated. The thus-separated double salt may be annealed in a heat treatment until Nd 2 O 3 is obtained.

Dieses Doppelsalz kann auch durch eine Halogenierung mit HF oder HCl und anschließender metallothermischer, elektrolytischer oder anderweitiger Reduktion des Neodymhalogenids zu elementarem Neodym umgewandelt werden.This double salt can also be converted to elemental neodymium by halogenation with HF or HCl followed by metallothermal, electrolytic or otherwise reduction of the neodymium halide.

Wie sich in vielen Versuchen gezeigt hat, ist im Gegensatz zum Stand der Technik in der vorliegenden Erfindung eine problematische Messung und gezielte Einstellung des pH-Werts für die Fällungsreaktion nicht mehr erforderlich, da die Säurekonzentration durch die vorangegangene in situ-Optimierung des hydrometallurgischen Aufschlusses bereits im optimalen Bereich in Hinblick auf Produktreinheit und Ausbeute liegt. Ferner kann die benötigte Menge an Fällungsreagenzien (und die Säurekonzentration) über das beim Aufschluss gemessene Gesamtwasserstoffvolumen berechnet werden, was zu einer weiteren Reduzierung der für den Prozess benötigten Chemikalienmengen führt. Das quantitave Ausfällen kann auch bei sehr niedrigen pH-Werten erreicht werden.As has been shown in many experiments, in contrast to the prior art in the present invention, a problematic measurement and targeted adjustment of the pH for the precipitation reaction is no longer necessary because the acid concentration by the previous in situ optimization of hydrometallurgical digestion already in the optimum range in terms of product purity and yield. Furthermore, the required amount of precipitating reagents (and acid concentration) can be calculated from the total volume of hydrogen measured at digestion, resulting in a further reduction in the amount of chemicals needed for the process. The quantitative precipitation can also be achieved at very low pH values.

Im Anschluss an die Fällung des Doppelsalzes wird dieses abgetrennt. Es kann zur weiteren Aufreinigung je nach benötigter Produktreinheit gewaschen und umkristallisiert werden.Following the precipitation of the double salt this is separated. It can be washed and recrystallized for further purification depending on the required product purity.

Im letzten Schritt kann das Doppelsalz nach Stand der Technik entweder durch die oben beschriebene mehrstufige Aufarbeitung zu elementarem Neodym reduziert werden, was aber die bereits beschriebenen Probleme impliziert.In the last step, the prior art double salt can be reduced to elemental neodymium either by the multi-step work-up described above, but this implies the problems already described.

Verfahrenstechnisch sehr viel leichter realisierbar ist hingegen die direkte thermische Zersetzung von NaNd(SO4)2·H2O zu Nd2O3 sowie Na2O, SO3 und H2O, wobei man im Unterschied zu US 5,129,945 B1 auf den zusätzlichen Salzmetatheseschritt mit Oxalsäure ohne Qualitätseinbuße beim Produkt verzichten kann. Die stark unterschiedlichen Schmelz-/bzw. Sublimationstemperaturen von Nd2O3 (Schmelzpunkt 3043 K), Na2O (Sublimationstemperatur 1548 K) und SO3 (Zersetzung α-SO3: 323 K) ermöglichen nicht nur eine Abtrennung der Zersetzungsnebenprodukte von Nd2O3 bereits während der thermischen Zersetzung, sondern durch die gezielte Resublimation von Na2O sowie durch Einleiten von SO3 in Wasser lassen sich zudem für den Prozess benötigtes NaOH sowie H2SO4 zurückgewinnen, was den vorliegenden Recyclingprozess noch effizienter und umweltfreundlicher macht.On the other hand, the direct thermal decomposition of NaNd (SO 4 ) 2 · H 2 O to Nd 2 O 3 as well as Na 2 O, SO 3 and H 2 O is much easier to realize in terms of process technology US 5,129,945 B1 can dispense with the additional Salzmetatheseschritt with oxalic acid without loss of quality in the product. The strongly different melting / resp. Sublimation temperatures of Nd 2 O 3 (melting point 3043 K), Na 2 O (sublimation temperature 1548 K) and SO 3 (decomposition α-SO 3 : 323 K) not only allow separation of the decomposition by-products of Nd 2 O 3 already during the thermal decomposition , but by the targeted resublimation of Na 2 O and by introducing SO 3 in water can also recover for the process required NaOH and H 2 SO 4 , which makes the present recycling process even more efficient and environmentally friendly.

Durch eine Kombination einer Magnetscheidung und thermischer Endmagnetisierungsstufen in Verbindung mit einer Echtzeit-Steuerung der mechanischen Vorbehandlung (Mahlung) des angereicherten Ausgangsgemischs/Schrotts sowie des hydrometallurgischen Aufschlussprozesses und des Fällungsprozesses (Reaktionsdauern, Chemikalienmengen, Konzentrationen), wobei eine in situ-Messung des Wasserstoffvolumenstroms, des beim Aufschluss generierten Wasserstoffs besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann, ist eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erreichbar. Der Aufwand kann reduziert und die Ausbeute sowie die Produktreinheit können erheblich erhöht werden.By a combination of a magnetic separation and final thermal magnetization stages in conjunction with a real-time control of the mechanical pre-treatment (refining) of the enriched starting mixture / scrap and the hydrometallurgical digestion process and the precipitation process (reaction times, chemical quantities, concentrations), wherein an in situ measurement of the hydrogen volume flow, the hydrogen generated in the digestion can be used particularly advantageously, a significant improvement over the prior art can be achieved. The effort can be reduced and the yield and product purity can be significantly increased.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei können einzelne Merkmale unabhängig vom jeweiligen Beispiel miteinander kombiniert werden. Merkmale sind nicht zwingend an das jeweilige Beispiel gebunden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following. Individual features can be combined independently of each other. Characteristics are not necessarily bound to the respective example.

Dabei zeigen:Showing:

1: Ein Beispiel einer Aushebemagnetscheidung zur Abtrennung von SmCo-Magneten aus einem Gemisch verschiedener magnetischer Ausgangsmaterialien; 1 : An example of a lifting magnetic separation for separating SmCo magnets from a mixture of different magnetic starting materials;

2: Links – gemessener integrierter Wasserstoffvolumenstrom für den hydrometallurgischen Aufschluss des angereicherten und entmagnetisierten Ausgangsgemischs/Schrotts nach unterschiedlichen Mahldauern. Rechts – den gemessenen integrierten Wasserstoffvolumenstrom unter Berücksichtigung der Mahldauer zur Optimierung der Gesamtprozessdauer und 2 : Left - measured integrated hydrogen volume flow for the hydrometallurgical digestion of the enriched and demagnetized starting mixture / scrap after different grinding times. Right - the measured integrated hydrogen volume flow taking into account the grinding time to optimize the overall process time and

3: Links – den gemessenen integrierten Wasserstoffvolumenstrom für den Aufschluss des angereicherten und entmagnetisierten Ausgangsgemischs/Schrotts für unterschiedliche Säuremengen. Rechts – den zeitlichen Verlauf des Wasserstoffvolumenstroms während des hydrometallurgischen Aufschlusses mit der Markierung möglicher regelungstechnischer Schwellwerte für eine weitere Säurezugabe und zur Bestimmung des Reaktionsendes. 3 : Left - the measured integrated hydrogen volume flow for the digestion of the enriched and demagnetized starting mixture / scrap for different acid amounts. Right - the time course of the hydrogen volume flow during the hydrometallurgical digestion with the marking of possible control-technical threshold values for a further acid addition and for the determination of the end of the reaction.

1. Beispiel (Magnetscheidung):1st example (magnetic separation):

Zur Abtrennung von Sm aus einem Ausgangsgemisch verschiedener seltenerdhaltiger Magnetwerkstoffe wurde ein vorzerkleinertes Gemisch bestehend aus 14.8 g unbeschichteter, gesinterter SmCo-Magneten sowie 144.8 g mit Nickel beschichteter, gesinterter NdFeB-Magneten unter Stickstoffatmosphäre auf 375°C erhitzt (Aufheizrate 3 K/min, Haltedauer 60 min). Die danach noch magnetisierten SmCo-Magnetbruchstücke wurden durch eine umgekehrte Aushebemagnetscheidung mittels eines 100 × 100 × 2.5 mm3 Eisenblechs hinter einem Aushebeband abgetrennt. Es wurden 86.6 g sortenreine NdFeB-Magnete sowie 73.0 g SmCo-Magnete mit NdFeB-Anhaftungen erhalten.To separate Sm from a starting mixture of various rare earth magnetic materials, a pre-shredded mixture consisting of 14.8 g of uncoated sintered SmCo magnets and 144.8 g of nickel-plated, sintered NdFeB magnets was heated to 375 ° C. under a nitrogen atmosphere (heating rate 3 K / min, holding time 60 minutes). The magnetized SmCo magnetic fragments thereafter were separated by reverse magneto-magnetic separation by means of a 100 × 100 × 2.5 mm 3 iron sheet behind a lift-off belt. 86.6 g of unmixed NdFeB magnets and 73.0 g of SmCo magnets with NdFeB adhesions were obtained.

2. Beispiel (Recycling):2nd example (recycling):

200 g mit Nickel beschichtete, gesinterte NdFeB-Magnete aus Festplatten-Servos wurden durch Erhitzen auf 375°C (Aufheizrate 3 K/min, Haltedauer 60 min) unter Stickstoffatmosphäre entmagnetisiert. 25 g der entmagnetisierten Magneten wurden im Anschluss in einer Scheibenschwingmühle unter Luft 60 s lang gemahlen. 1000 mg der gemahlenen Magneten wurden dann durch Zugabe von 6 ml 2 M H2SO4 bei 24°C unter Messung des freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms aufgeschlossen. Dabei wurde jeweils beim Abflachen der Reaktion (Verringerung des freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms auf weniger als 20 ml/min) so lange 1 ml 2 M H2SO4 hinzugegeben, bis sich auch nach erneuter Säurezugabe weniger als 1 ml/Minute an Wasserstoff frei gesetzt wurde (Vges[H2] = 440 ml, Vges[H2SO4] = 8 mL). Die Gesamtdauer für Mahlung und Aufschluss betrug 5 min. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert, und durch Zugabe gesättigter Na2SO4-Lösung im Überschuss (10 mL) wurde bei pH = 0,5 das schwerlösliche Doppelsalz NaNd(SO4)2·H2O innerhalb von 20 min quantitativ auskristallisiert. Das Doppelsalz wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen, bei 80°C vorgetrocknet und dann bei 1350°C 10 h lang in strömender Luft geglüht. Es wurden 293 mg röntgenographisch homogenes Nd2O3 erhalten (Ausbeute 99% unter Einbeziehung von 5 Masse-% Nickel im gemahlenen Ausgangsgemisch). Eisenhaltige Verunreinigungen betrugen weniger als 350 ppm.200 g of nickel-coated, sintered NdFeB magnets from disk servos were demagnetized by heating to 375 ° C. (heating rate 3 K / min, holding time 60 min) under a nitrogen atmosphere. Twenty-five grams of the demagnetized magnets were then ground in a disk vibratory mill under air for 60 seconds. 1000 mg of the milled magnets were then digested by adding 6 ml of 2 MH 2 SO 4 at 24 ° C. while measuring the volume of hydrogen released. In each case when flattening the reaction (reduction of the released hydrogen volume flow to less than 20 ml / min) as long 1 ml 2 MH 2 SO 4 was added until less than 1 ml / minute of hydrogen was released even after renewed addition of acid (V ges [H 2 ] = 440 ml, V ges [H 2 SO 4 ] = 8 mL). The total time for milling and digestion was 5 min. The reaction mixture was filtered, and the sparingly soluble double salt NaNd (SO 4 ) 2 .H 2 O was quantitatively crystallized out within 20 min by addition of saturated Na 2 SO 4 solution in excess (10 mL) at pH = 0.5. The double salt was filtered off, washed with water, predried at 80 ° C and then calcined at 1350 ° C for 10 hours in flowing air. 293 mg X-ray homogeneous Nd 2 O 3 were obtained (yield 99% including 5 mass% nickel in the milled starting mixture). Ferrous impurities were less than 350 ppm.

Claims (12)

Verfahren zur Gewinnung des Doppelsalzes NaNd(SO4)2·H2O aus einem vorzerkleinerten Ausgangsgemisch, in dem NdFeB enthalten ist, bei dem eine Magnetscheidung und eine Feinzerkleinerung durchgeführt werden und anschließend ein hydrometallurgischer Aufschluss unter Zugabe von Schwefelsäure, bei gleichzeitiger Bestimmung des während des hydrometallurgischen Aufschlusses freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms oder des gesamten freigesetzten Wasserstoffvolumens durchgeführt wird, wobei der freigesetzte Wasserstoffvolumenstrom oder das gesamte Wasserstoffvolumen als Regelgröße für die Menge an zuzugebender Schwefelsäure eingesetzt und/oder zur Bestimmung der Beendigung des hydrometallurgischen Aufschlusses genutzt wird, und im Anschluss daran durch Zugabe einer natriumhaltigen Salzlösung, eines natriumhaltigen Salzes und/oder NaOH das schwerlösliche Doppelsalz NaNd(SO4)2·H2O nach dem hydrometallurgischen Aufschluss ausgefällt wird.Process for obtaining the double salt NaNd (SO 4 ) 2 .H 2 O from a pre-comminuted starting mixture containing NdFeB, in which a magnetic separation and a fine comminution are carried out and then a hydrometallurgical digestion with addition of sulfuric acid, with simultaneous determination of during the volume of hydrogen released or the total volume of hydrogen released is used as a controlled variable for the amount of sulfuric acid to be added and / or used to determine the completion of the hydrometallurgical digestion, and thereafter by addition of a hydrotreating agent sodium salt solution, a sodium-containing salt and / or NaOH, the sparingly soluble double salt NaNd (SO 4 ) 2 .H 2 O is precipitated after the hydrometallurgical digestion. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zuzugebende Menge an Schwefelsäure mittels des Anstiegs des freigesetzten Wasserstoffvolumenstroms und/oder seines Integrals geregelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the amount of sulfuric acid to be added is controlled by means of the increase of the released hydrogen volume flow and / or its integral. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Magnetscheidung entmagnetisiertes NdFeB aus einem Ausgangsgemisch/Schrott abgetrennt wird und/oder eine Magnetscheidung nur für magnetisierte (remanente) ferro- und ferrimagnetische Materialien, insbesondere NdFeB- oder SmCo-Magneten abgetrennt werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in a magnetic separation demagnetized NdFeB is separated from a starting mixture / scrap and / or a magnetic separation only for magnetized (remanent) ferromagnetic and ferrimagnetic materials, in particular NdFeB or SmCo magnets are separated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Magnetscheidung eine Entmagnetisierung des NdFeB mit einer Erwärmung bis oberhalb seiner Curietemperatur und/oder den Einsatz elektromagnetischer Wechselfelder durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that before a magnetic separation, a demagnetization of the NdFeB with a heating up to above its Curie temperature and / or the use of electromagnetic alternating fields is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Magnetscheidung alle nicht gebundenen super-para-, para- und diamagnetischen Fremdstoffe von den Magneten abgetrennt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a magnetic separation all unbound super-para, para- and diamagnetic foreign substances are separated from the magnets. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Magnetscheidung Werkstoffe mit höherer Curie-Temperatur von entmagnetisiertem NdFeB abgetrennt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a magnetic separation materials with higher Curie temperature of demagnetized NdFeB are separated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinzerkleinerung auf eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 100 μm bis 250 μm durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fine comminution to an average particle size in the range of 100 microns to 250 microns is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausfällen das Doppelsalz abgetrennt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after precipitation, the double salt is separated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelsalz bei einer Wärmebehandlung geglüht wird, bis Nd2O3 erhalten worden ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the double salt is annealed in a heat treatment until Nd 2 O 3 has been obtained. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zugabe einer neutralen natriumhaltigen Salzlösung und/oder eines natriumhaltigen Salzes, insbesondere gesättigter Na2SO4-Lösung, im Überschuss und/oder durch Zugabe von NaOH das gebildete schwerlösliche Doppelsalz NaNd(SO4)2·H2O nach dem hydrometallurgischen Aufschluss ausgefällt, abgetrennt und dieses Doppelsalz durch eine Halogenierung mit HF oder HCl und anschließender metallothermischer, elektrolytischer oder anderweitiger Reduktion des Neodymhalogenids zu elementarem Neodym umgewandelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by addition of a neutral sodium-containing salt solution and / or a sodium-containing salt, in particular saturated Na 2 SO 4 solution, in excess and / or by addition of NaOH, the formed sparingly soluble double salt NaNd (SO 4 ) 2 · H 2 O precipitated after hydrometallurgical digestion, separated and this double salt by halogenation with HF or HCl and then metallothermal, electrolytic or otherwise reduction of neodymium halide to elemental neodymium is converted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch gezielte Resublimation von Na2O sowie durch Einleiten von SO3 in Wasser für den hydrometallurgischen Aufschluss NaOH sowie H2SO4 zurückgewonnen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by targeted resublimation of Na 2 O and by introducing SO 3 in water for the hydrometallurgical pulping NaOH and H 2 SO 4 are recovered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass noch magnetisierte SmCo-Magnetbruchstücke durch eine umgekehrte Aushebemagnetscheidung abgetrennt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that still magnetized SmCo magnetic fragments are separated by a reverse Aushebemagnetscheidung.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022107216A1 (en) 2022-03-28 2023-09-28 HyProMag GmbH Process for obtaining RE oxides

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205408A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-16 Siemens Aktiengesellschaft A method of separating rare earth metal particles from a mixture containing rare earth metals
CN106328364B (en) * 2015-06-15 2018-10-30 中国钢铁股份有限公司 The method for manufacturing neodymium iron boron magnetite with neodymium iron boron magnetite waste material
CN105087967A (en) * 2015-08-30 2015-11-25 常州市鼎日环保科技有限公司 Device for recycling rare earth elements in neodymium iron boron waste materials
CN107012330A (en) * 2017-03-31 2017-08-04 赣州市恒源科技股份有限公司 A kind of method that Extraction of rare earth oxide is reclaimed from neodymium iron boron waste material
IT201800005178A1 (en) * 2018-05-08 2019-11-08 Hydrometallurgical process for the treatment of permanent magnets
DE102018112406A1 (en) 2018-05-24 2019-11-28 Netzsch Trockenmahltechnik Gmbh Process and plant for the production of a starting material for the production of rare earth magnets
CN114101686B (en) * 2021-11-09 2023-07-25 中磁科技股份有限公司 Treatment method of neodymium iron boron oxidized blank
CN115253452B (en) * 2022-07-29 2023-09-19 吉水金诚新材料加工有限公司 Preparation method of high-dispersity superfine neodymium oxide
CN115383122B (en) * 2022-08-25 2023-07-14 太原科技大学 Hydrogen crushing preparation method of 2:17 sintered samarium cobalt permanent magnet

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5129945A (en) * 1990-10-24 1992-07-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Scrap treatment method for rare earth transition metal alloys
WO1994026665A1 (en) * 1993-05-17 1994-11-24 Pure-Etch Co. Neodymium recovery process
EP0790322A1 (en) * 1996-02-13 1997-08-20 Santoku Metal Industry Co., Ltd. Method for recovering reusable elements from rare earth-nickel alloy scrap

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5238489A (en) 1992-06-30 1993-08-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Leaching/flotation scrap treatment method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5129945A (en) * 1990-10-24 1992-07-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Scrap treatment method for rare earth transition metal alloys
WO1994026665A1 (en) * 1993-05-17 1994-11-24 Pure-Etch Co. Neodymium recovery process
EP0790322A1 (en) * 1996-02-13 1997-08-20 Santoku Metal Industry Co., Ltd. Method for recovering reusable elements from rare earth-nickel alloy scrap

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022107216A1 (en) 2022-03-28 2023-09-28 HyProMag GmbH Process for obtaining RE oxides

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