KR102109623B1 - Method for manufacturing rare earth magnetic powder from monazite - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액을 마련하는 단계; 상기 중간산물 용액과 Fe 소스물질을 혼합하여 Nd, Pr 및 Fe을 포함하는 자성물질이 용해되어 있는 자성물질 용액을 제조하는 단계; 공침법(coprecipitation)에 의하여 상기 자성물질 용액으로부터 자성물질 수산화물을 제조하는 단계; 상기 자성물질 수산화물을 가열하여 자성물질 산화물로 제조하는 단계; 상기 자성물질 산화물에 첨가물을 첨가하는 단계; 상기 첨가물이 첨가된 자성물질 산화물을 환원확산하여 자성분말로 제조하는 단계; 및 상기 자성분말을 세정하는 단계를 포함하며, 상기 중간산물 용액을 마련하는 단계는, 희토류 정광인 모나자이트를 황산을 이용하여 황산화 반응시키는 단계; 상기 황산화 반응 후 반응 산물을 수침출시키는 단계; 상기 수침출 후 황산나트륨을 첨가하여 희토류 원소를 침전시키는 단계; 및 상기 침전된 희토류 원소들을 용매추출 하는 단계;를 포함하며, 상기 희토류 원소의 침전 및 용매추출에 의해 중간산물 용액을 얻게 되며, 상기 자성물질용액에서 상기 자성물질은 염화물 상태이고, 상기 자성물질 용액은 Dy 소스물질, Nd 소스물질, Co 소스물질, 및 Y 소스물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 자성물질을 더 포함하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of preparing an intermediate solution containing Nd and Pr; Mixing the intermediate product solution and a Fe source material to prepare a magnetic material solution in which magnetic materials including Nd, Pr, and Fe are dissolved; Preparing a magnetic material hydroxide from the magnetic material solution by coprecipitation; Heating the magnetic material hydroxide to produce a magnetic material oxide; Adding an additive to the magnetic material oxide; Reducing and diffusing the magnetic material oxide to which the additive is added to prepare magnetic powder; And washing the magnetic powder, wherein the preparing of the intermediate product solution comprises: sulfating the rare earth concentrate monazite with sulfuric acid; Water-leaching the reaction product after the sulfation reaction; Precipitating the rare earth element by adding sodium sulfate after the water leaching; And a solvent extraction of the precipitated rare earth elements; to obtain an intermediate product solution by precipitation and solvent extraction of the rare earth elements, wherein the magnetic material in the magnetic material solution is in a chloride state, and the magnetic material solution. Relates to a method for producing rare earth magnetic powder from monazite further comprising at least one additional magnetic material selected from the group consisting of Dy source material, Nd source material, Co source material, and Y source material.

Description

모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법{Method for manufacturing rare earth magnetic powder from monazite}Method for manufacturing rare earth magnetic powder from monazite}

본 발명은 모나자이트로부터 희토류 자성분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing rare earth magnetic powder from monazite.

영구자석은 외부인가 자장을 제거하여도 재료 내에서 자장을 보유하는 재료로써, 모터, 제너레이터 및 전자기기 등에 필수적으로 사용된다.The permanent magnet is a material that retains the magnetic field in the material even when the externally applied magnetic field is removed, and is essentially used for motors, generators, and electronic devices.

최근 에너지저감 및 환경친화형 녹색성장사업이 새로운 이슈로 급부상하면서, 우수한 경자기 성능으로 인해 에너지 효율 향상을 나타내는 희토류 영구자석에 대한 기술적 수요가 증가하는 추세이다.Recently, as energy reduction and environment-friendly green growth projects are rapidly emerging as new issues, technological demand for rare earth permanent magnets that show energy efficiency improvement is increasing due to excellent light magnetic performance.

이와 같이 우수한 자기적 성능을 나타내는 영구자석소재로는 R-Fe-B계 희토류자석이 알려져 있다.As a permanent magnet material exhibiting such excellent magnetic performance, an R-Fe-B-based rare earth magnet is known.

하지만 희토류자석을 제조하기 위해서는 자성분말을 제조하여야 하는데, 기존 자성분말 제조방법은 기계적 잔류응력 등과 같은 자기적인 특성의 결함으로 인한 제조된 자성분말의 자기력 특성(보자력 등)이 저하되며, 이러한 자기적 결함효과가 더욱 증대되면서 특성이 불안정해지는 품질적인 문제가 발생하였다.However, in order to manufacture rare earth magnets, magnetic powder must be prepared. In the existing magnetic powder manufacturing method, the magnetic force properties (coercive force, etc.) of the produced magnetic powder are reduced due to defects in magnetic properties such as mechanical residual stress, etc. As the defect effect was further increased, there was a quality problem that the characteristics became unstable.

또한, 희토류자석을 제조함에 있어, 고가의 희토류원소를 주원료로 사용하게 되므로 페라이트자석보다 제조비용이 높아 가격상승 부담이 증가할 뿐만 아니라 희토류원소의 매장량이 다른 금속에 비하여 풍부하지 못한 자원적인 제한요소가 있다. In addition, in manufacturing rare earth magnets, expensive rare earth elements are used as the main raw material, so manufacturing cost is higher than that of ferrite magnets, which increases the burden of price increase, as well as the resource limitations of rare earth elements that are not rich compared to other metals. There is.

이러한 희토류원소를 확보하기 위해 근래에는 희토류 정광으로부터 희토류원소를 추출하여 자성분말로 제조하는 방법이 많이 시도되고 있다.In order to secure such a rare earth element, in recent years, a method of extracting a rare earth element from a rare earth concentrate and producing it as a magnetic powder has been attempted.

그러나 위와 같은 희토류 정광으로부터 자성분말을 제조하기 위한 방법들은 높은 온도와 압력 및 pH에 대한 세밀한 조절이 필요하여 희토류 추출 및 이를 통한 자성분말 제조가 쉽지 않다는 문제점이 있다.However, the above methods for manufacturing magnetic powder from rare earth concentrates require high temperature, fine control of pressure and pH, and there is a problem in that it is not easy to extract rare earth and manufacture magnetic powder through it.

대한민국 등록특허공보 제10-1261099호 (2013년 04월 29일 등록)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1261099 (registered on April 29, 2013)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자성분말의 자기력 특성이 우수한 모나자이트로부터 희토류 자성분말을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, to provide a method for producing a rare-earth magnetic powder from the monazite excellent magnetic force properties of the magnetic powder.

본 발명은 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액을 마련하는 단계; 상기 중간산물 용액과 Fe 소스물질을 혼합하여 Nd, Pr 및 Fe을 포함하는 자성물질이 용해되어 있는 자성물질 용액을 제조하는 단계; 공침법(coprecipitation)에 의하여 상기 자성물질 용액으로부터 자성물질 수산화물을 제조하는 단계; 상기 자성물질 수산화물을 가열하여 자성물질 산화물로 제조하는 단계; 상기 자성물질 산화물에 첨가물을 첨가하는 단계; 상기 첨가물이 첨가된 자성물질 산화물을 환원확산하여 자성분말로 제조하는 단계; 및 상기 자성분말을 세정하는 단계를 포함하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention comprises the steps of preparing an intermediate solution containing Nd and Pr; Mixing the intermediate product solution and a Fe source material to prepare a magnetic material solution in which magnetic materials including Nd, Pr, and Fe are dissolved; Preparing a magnetic material hydroxide from the magnetic material solution by coprecipitation; Heating the magnetic material hydroxide to produce a magnetic material oxide; Adding an additive to the magnetic material oxide; Reducing and diffusing the magnetic material oxide to which the additive is added to prepare magnetic powder; And it provides a method for producing a rare earth magnetic powder from monazite comprising the step of washing the magnetic powder.

상기 중간산물 용액을 마련하는 단계는, 희토류 정광인 모나자이트를 황산을 이용하여 황산화 반응시키는 단계; 상기 황산화 반응 후 반응 산물을 수침출시키는 단계; 상기 수침출 후 황산나트륨을 첨가하여 희토류 원소를 침전시키는 단계; 및 상기 침전된 희토류 원소들을 용매추출 하는 단계;를 포함하며, 상기 희토류 원소의 침전 및 용매추출에 의해 중간산물 용액을 얻을 수 있다.The step of preparing the intermediate product solution includes the steps of sulfated monazite, a rare earth concentrate, using sulfuric acid; Water-leaching the reaction product after the sulfation reaction; Precipitating the rare earth element by adding sodium sulfate after the water leaching; And solvent extraction of the precipitated rare earth elements; and an intermediate solution may be obtained by precipitation of the rare earth elements and solvent extraction.

상기 황산은 모나자이트 총량에 대해 0.1~0.7의 중량비로 첨가하며, 상기 황산화 반응은 180~220℃에서 1~3시간 동안 수행하고, 상기 수침출은 30~80℃에서 100~150분 동안 수행하며, 상기 황산나트륨은 상기 희토류 원소에 대해 1.8 내지 2.2당량으로 첨가할 수 있다.The sulfuric acid is added in a weight ratio of 0.1 to 0.7 relative to the total amount of monazite, the sulfation reaction is performed at 180 to 220 ° C for 1 to 3 hours, and the water leaching is performed at 30 to 80 ° C for 100 to 150 minutes, , The sodium sulfate may be added in an amount of 1.8 to 2.2 equivalents with respect to the rare earth element.

상기 자성물질용액에서 상기 자성물질은 염화물 상태이고, 상기 자성물질 용액은 Dy 소스물질, Nd 소스물질, Co 소스물질, 및 Y 소스물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 자성물질을 더 포함할 수 있다.In the magnetic material solution, the magnetic material is in a chloride state, and the magnetic material solution may further include at least one additional magnetic material selected from the group consisting of Dy source material, Nd source material, Co source material, and Y source material. have.

상기 자성물질 용액은 Dy 소스물질을 상기 추가 자성물질로 더 포함할 수 있다.The magnetic material solution may further include a Dy source material as the additional magnetic material.

상기 공침은 상기 자성물질 용액을 산도 조절하여 수행될 수 있다.The coprecipitation may be performed by adjusting the acidity of the magnetic material solution.

상기 산도 조절은, 상기 자성물질 용액에 NaOH를 첨가하여 수행되며, 산도는 13이상으로 조절될 수 있다.The acidity adjustment is performed by adding NaOH to the magnetic material solution, and the acidity can be adjusted to 13 or more.

상기 자성물질 산화물을 제조하는 단계는, 상기 자성물질 수산화물을 탈염하는 단계; 및 상기 탈염 후 100~110℃에서 8~10시간 동안 건조하는 단계;를 더 포함하며, 상기 가열은 상기 건조 후 700~1000℃에서 30분~2시간 동안 수행될 수 있다.The manufacturing of the magnetic material oxide may include: desalting the magnetic material hydroxide; And after the desalting step of drying for 8 to 10 hours at 100 ~ 110 ℃; further comprises, the heating may be performed for 30 minutes ~ 2 hours at 700 ~ 1000 ℃ after drying.

상기 첨가물은 보론 소스물질 및 칼슘 소스물질을 포함할 수 있다.The additive may include a boron source material and a calcium source material.

상기 보론 소스물질은 H3BO3 을 포함하고, 상기 칼슘 소스물질은 CaH2 을 포함할 수 있다.The boron source material may include H 3 BO 3 , and the calcium source material may include CaH 2 .

상기 자성물질 산화물과 상기 칼슘 소스물질의 질량 비율은 1:0.7~1.2일 수 있다.The mass ratio of the magnetic material oxide and the calcium source material may be 1: 0.7 to 1.2.

상기 자성분말은 Nd, Pr, Fe 및 B을 포함할 수 있다.The magnetic powder may include Nd, Pr, Fe and B.

상기 자성분말 제조는, 아르곤분위기에서 600~1000℃로 1~3시간 열처리를 통해 수행될 수 있다.The magnetic powder preparation may be performed in an argon atmosphere through heat treatment at 600 to 1000 ° C for 1 to 3 hours.

상기 자성분말을 세정하는 단계는, 상기 자성분말에 정제수 및 아세톤 중 적어도 어느 하나를 첨가하여 세정하는 단계; 및 감압상태에서 1~4시간 동안 건조시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.The washing of the magnetic powder may include washing by adding at least one of purified water and acetone to the magnetic powder; And drying under reduced pressure for 1 to 4 hours.

본 발명의 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법에 따라 자기력 특성이 현저히 증가된 자성분말을 제조할 수 있다.From the monazite of the present invention, it is possible to manufacture a magnetic powder having a remarkably increased magnetic force characteristic according to a method for producing a rare-earth magnetic powder.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법을 도시한 흐름도이고,
도 2는 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 1]에서의 XRD분석 결과이며,
도 3은 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 1]에서의 VSM 결과이며,
도 4는 [실험예 1]에 따른 자성분말 원소들의 입자 분포를 도시한 SEM 사진이며,
도 5는 중간산물 용액에 첨가물 Dy 소스물질을 첨가한 [실험예 2]에서의 XRD 분석 결과이며,
도 6은 첨가물 Dy 소스물질 첨가 후 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 2]에서의 VSM 결과이며,
도 7은 중간산물 용액에 첨가물 Nd 소스물질의 추가적인 첨가에 따른 [실험예 3]에서의 VSM 결과이며,
도 8은 중간산물 용액에 첨가물 Co 소스물질 및 Y 소스물질의 추가적인 첨가에 따른 [실험예 4]에서의 XRD 분석 결과이며,
도 9는 중간산물 용액에 첨가물 Co 소스물질 및 Y 소스물질의 추가적인 첨가에 따른 [실험예 4]에서의 VSM 결과이다.
1 is a flow chart showing a method of manufacturing a rare earth magnetic powder from monazite according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is the XRD analysis results in [Experimental Example 1] according to the concentration change of the intermediate product solution,
3 is a VSM result in [Experimental Example 1] according to the concentration change of the intermediate solution,
Figure 4 is a SEM photograph showing the particle distribution of the magnetic powder element according to [Experimental Example 1],
5 is an XRD analysis result in [Experimental Example 2] in which the additive Dy source material was added to the intermediate product solution,
6 is a VSM result in [Experimental Example 2] according to the concentration change of the intermediate product solution after the additive Dy source material is added,
7 is a VSM result in [Experimental Example 3] according to the additional addition of the additive Nd source material to the intermediate solution,
8 is an XRD analysis result in [Experimental Example 4] according to additional addition of an additive Co source material and a Y source material to the intermediate product solution,
9 is a VSM result in [Experimental Example 4] according to the addition of the additive Co source material and Y source material to the intermediate solution.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상게하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving the advantages and features will be apparent with reference to the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. However, the present invention will not be limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person having the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing a rare earth magnetic powder from monazite according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 희토류 정광인 모나자이트로부터 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액을 마련한다.(S1, S2, S3)Referring to FIG. 1, first, an intermediate solution containing Nd and Pr is prepared from monazite, a rare earth concentrate. (S1, S2, S3)

이 단계에서는 희토류 정광을 황산을 이용하여 황산화 반응시킨다.(S1)In this step, the rare earth concentrate is sulfated using sulfuric acid. (S1)

희토류 정광인 모나자이트에 황산을 이용하면 하기 반응식 1과 같은 황산화 반응이 발생한다.When sulfuric acid is used for the rare earth concentrate, monazite, a sulfation reaction as shown in Reaction Scheme 1 below occurs.

[반응식 1][Scheme 1]

REPO4 + 3H2SO4→RE2(SO4)3 + 3H3PO4 (RE = La, Ce, Pr 또는 Nd 등)REPO 4 + 3H 2 SO 4 → RE 2 (SO 4 ) 3 + 3H 3 PO 4 (RE = La, Ce, Pr or Nd, etc.)

황산은 희토류 정광 총량에 대해 0.1~0.7의 중량비로 첨가할 수 있다.Sulfuric acid can be added in a weight ratio of 0.1 to 0.7 based on the total amount of rare earth concentrate.

황산화 반응은 180~220℃에서 1~3시간 동안 수행할 수 있다. 황산화 반응온도가 너무 낮을 경우에는 희토류 정광과 황산의 황산화 반응이 불충분하게 발생하여 수침출시 침출되는 희토류 원소의 양이 적어지는 문제가 발생하고, 온도가 너무 높은 경우에는 황산이 분해되어 황산화 반응이 저하되는 문제가 발생하게 된다.The sulfation reaction can be performed at 180 to 220 ° C. for 1 to 3 hours. When the sulfation reaction temperature is too low, the rare earth concentrate and sulfuric acid sulfation reaction occurs insufficiently, resulting in a problem that the amount of rare earth elements leached upon water leaching occurs, and when the temperature is too high, sulfuric acid decomposes and sulfates The problem that the reaction is lowered occurs.

황산화 반응 후 반응 산물을 수침출 시킨다.(S2)After the sulfation reaction, the reaction product is leached with water (S2).

희토류 정광인 모나자이트로부터 황산에 의해 황산화 반응 후 반응 산물츨 수침출시킴으로써 희토류 원소가 침출된다. The rare earth element is leached from the rare earth concentrate, monazite, by sulfuric acid reaction with sulfuric acid, followed by leaching of the reaction product.

수침출시 희토류 정광의 광액농도는 10~50 중량%일 수 있다.When leaching water, the concentration of the mineral solution in the rare earth concentrate may be 10 to 50% by weight.

광액농도가 10% 중량% 미만인 경우에는 희토류 원소들의 침출율은 높으나, 회수된 침출용액중의 희토류 농도가 낮아 공정 대비 효율이 저하되는 문제점이 발생하고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 희토류 원소의 침출율이 저하되는 문제가 발생하게 된다. When the concentration of the mineral solution is less than 10% by weight, the leaching rate of the rare earth elements is high, but the concentration of the rare earth in the recovered leaching solution is low, resulting in a problem that the efficiency of the process decreases, and when it exceeds 50% by weight, A problem that the leaching rate decreases occurs.

수침출은 30~80℃에서 100~150분 동안 수행될 수 있다.Water leaching can be performed at 30-80 ° C. for 100-150 minutes.

수침출시 온도가 30℃미만인 경우에는 희토류 정광의 침출율이 저하되는 문제가 발생하고, 80℃를 초과하는 경우에는 온도가 증가하여도 침출율이 크게 향상되지 않는 문제점이 발생하게 된다. When the temperature of water leaching is less than 30 ° C, a problem occurs in which the leaching rate of rare earth concentrates is lowered, and when it exceeds 80 ° C, a problem that the leaching rate is not significantly improved even when the temperature increases.

수침출 후 황산나트륨을 첨가하여 희토류 원소를 침전시키고, 용매추출 하여 중간산물 용액을 마련하게 된다.(S3)After water leaching, sodium sulphate is added to precipitate rare earth elements, and the solvent is extracted to prepare an intermediate solution. (S3)

수침출 후 침출 용액에는 희토류 정광인 모나자이트로부터 분리된 희토류 원소들이 존재하며 하기 반응식 2에 나타난 바와 같이 황산나트륨을 첨가하면 희토류-황산 나트륨 복염 침전반응이 발생하여 희토류 원소는 침전된다.In the leach solution after water leaching, rare earth elements separated from monazite, which is a rare earth concentrate, exist, and when sodium sulfate is added, a rare earth-sodium sulfate double salt precipitation reaction occurs to precipitate rare earth elements.

[반응식 2][Scheme 2]

RE2(SO4)3 + Na2SO4→2RE·NA(SO4)2 ↓ (RE = La, Ce, Pr 또는 Nd 등)RE 2 (SO 4 ) 3 + Na 2 SO 4 → 2RE · NA (SO 4 ) 2 ↓ (RE = La, Ce, Pr or Nd, etc.)

황산나트륨은 희토류 원소에 대해 1.8 내지 2.2당량으로 첨가한다. 황산나트륨이 1.8당량 미만으로 첨가되는 경우에는 희토류 원소의 회수율이 낮아지는 문제가 발생하고, 2.2당량을 초과하여 첨가되는 경우에는 희토류 원소의 회수율이 더 이상 증가하지 않는 문제점이 발생하게 된다. Sodium sulfate is added in an amount of 1.8 to 2.2 equivalents based on rare earth elements. When sodium sulfate is added in an amount of less than 1.8 equivalents, a problem occurs in that the recovery rate of rare earth elements is lowered, and when it is added in excess of 2.2 equivalents, a problem in that the recovery rate of rare earth elements is no longer increased.

희토류 원소의 침전은 40~60℃에서 1~2시간 동안 수행할 수 있다. 희토류 원소 침전시 반응온도가 40℃ 미만인 경우에는 희토류 원소의 회수율이 낮아지는 문제점이 발생하고, 60℃를 초과하는 경우에는 희토류 원소의 회수율이 더 이상 증가하지 않는 문제점이 발생하게 된다. Precipitation of rare earth elements can be performed at 40-60 ° C. for 1-2 hours. When the rare earth element is precipitated, when the reaction temperature is less than 40 ° C, a problem occurs in that the recovery rate of the rare earth element is lowered, and when it exceeds 60 ° C, the recovery rate of the rare earth element does not increase any more.

황산나트륨에 의해 선택적으로 침전된 혼합 희토류 복염은 가성소다에 의해 혼합 희토류 수산화물로 전환 시킨 후, 수세하여 다른 불순물들을 제거하여 900℃에서 소성하여 혼합 희토류 산화물로 제조한다.Mixed rare earth double salts selectively precipitated with sodium sulfate are converted to mixed rare earth hydroxides with caustic soda, washed with water to remove other impurities, and calcined at 900 ° C to prepare mixed rare earth oxides.

혼합 희토류 산화물을 적정 농도(1.0~2.0M) 염산에 침출하여 희토류 농도가 0.5~1.0M이 되도록 혼합 희토류 염화물 용액을 제조하며, 0.5~1.0M의 인산염계 추출제(2-Ethylhexyl 2-ethylhexyphosphonic acid 등)를 이용하여 추출 경향성이 높은 사마륨보다 원자번호가 높은 희토류 성분을 추출하여 제거한다.A mixed rare-earth chloride solution is prepared so that the rare-earth oxide is leached in an appropriate concentration (1.0-2.0M) hydrochloric acid to have a rare-earth concentration of 0.5-1.0M, and a 0.5-1.0M phosphate-based extractant (2-Ethylhexyl 2-ethylhexyphosphonic acid) Etc.) to extract and remove rare earth components with higher atomic numbers than samarium, which has a high tendency to extract.

La, Ce, Pr, Nd 성분만 함유된 추출 후 여액을 0.5~1.0M의 인산염계 추출제(2-Ethylhexyl 2-ethylhexyphosphonic acid 등)를 이용하여 pH를 조절하게 되면, La, Ce 성분과는 분리되고, Pr, Nd 성분만을 추출하게 된다.After extraction containing only La, Ce, Pr, and Nd components, the pH of the filtrate is adjusted with 0.5 ~ 1.0M phosphate-based extractant (2-Ethylhexyl 2-ethylhexyphosphonic acid, etc.), separated from La and Ce components And extracts only Pr and Nd components.

이 후 추출제에 의해 추출된 Pr, Nd 성분을 염산으로 탈거하여 Pr, Nd 성분만 함유된 중간산물 용액으로 제조한다. Then, the Pr and Nd components extracted by the extractant are removed with hydrochloric acid to prepare an intermediate product solution containing only the Pr and Nd components.

침전 및 용매추출 단계(S3)를 통해 희토류 원소 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액을 마련하게 된다. Through the precipitation and solvent extraction step (S3), an intermediate solution containing rare earth elements Nd and Pr is prepared.

다음으로, 중간산물 용액과 Fe 소스물질을 혼합하여 Nd, Pr 및 Fe을 포함하는 자성물질이 용해되어 있는 자성물질 용액을 제조한다.(S4) Next, the intermediate material solution and the Fe source material are mixed to prepare a magnetic material solution in which magnetic materials including Nd, Pr, and Fe are dissolved. (S4)

중간산물 용액과 Fe 소스물질을 혼합하면 Nd, Pr 및 Fe을 포함하는 자성물질이 용해되어 있는 자성물질 용액을 얻을 수 있으며, 자성물질 용액에서 자성물질은 염화물 상태일 수 있다. When the intermediate product solution and the Fe source material are mixed, a magnetic material solution in which magnetic materials including Nd, Pr, and Fe are dissolved can be obtained. In the magnetic material solution, the magnetic material may be in a chloride state.

Fe 소스물질은 FeCl2를 포함할 수 있다.The Fe source material may include FeCl 2 .

이 단계에서 자성물질용액에 Dy 소스물질, Nd 소스물질, Co 소스물질, 및 Y 소스물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 자성물질을 더 첨가할 수 있다.In this step, one or more additional magnetic materials selected from the group consisting of Dy source material, Nd source material, Co source material, and Y source material may be further added to the magnetic material solution.

추가 자성물질 또한 염화물 상태로 첨가할 수 있으며, 자성물질 첨가에 의해 자기특성(보자력)이 향상되는 결과를 얻을 수 있다. Additional magnetic materials can also be added in the form of chlorides, and magnetic properties (coercive force) can be improved by adding magnetic materials.

위와 같은 추가 자성물질 첨가에 따른 자기특성(보자력)의 영향 결과는 후술하기로 한다. The effect of magnetic properties (coercive force) due to the addition of the additional magnetic material as described above will be described later.

다음으로, 공침법(coprecipitation)에 의해 자성물질 용액으로부터 자성물질 수산화물을 제조한다.(S5)Next, a magnetic material hydroxide is prepared from a magnetic material solution by coprecipitation. (S5)

본 발명에서의 공침은 자성물질 용액의 산도를 조절하여 수행할 수 있으며, 자성물질 용액에 NaOH를 첨가하여 산도를 13이상으로 조절한다.Coprecipitation in the present invention can be performed by adjusting the acidity of the magnetic material solution, and by adding NaOH to the magnetic material solution to adjust the acidity to 13 or more.

이 후 자성물질 수산화물을 가열하여 자성물질 산화물로 제조한다.(S6)Thereafter, the magnetic material hydroxide is heated to prepare a magnetic material oxide. (S6)

자성물질 산화물로 제조하기 위해서 자성물질 수산화물을 탈염하고, 탈염 이 후 건조 및 가열 단계를 수행할 수 있다.In order to manufacture the magnetic material oxide, the magnetic material hydroxide may be desalted, and after desalting, a drying and heating step may be performed.

탈염은 정제수 및 에탄올을 사용한 세정을 통하여, 자성물질 수산화물 내의 NaCl을 제거할 수 있다. Desalination can remove NaCl in the magnetic hydroxide by washing with purified water and ethanol.

탈염 후 100~110℃에서 8~10시간 동안 건조하고, 가열은 건조 후 700~1000℃에서 30분~2시간 동안 수행할 수 있다.After desalting, drying is performed at 100 to 110 ° C for 8 to 10 hours, and heating can be performed at 700 to 1000 ° C for 30 minutes to 2 hours after drying.

Fe 소스물질이 포함되어 있는 자성물질 용액의 공침에 의해 생성된 자성물질 수산화물을 탈염하고, 탈염 이후 건조 및 가열 단계를 수행하게 되면 하기 반응식 3과 같이 자성물질 산화물을 얻게 된다.When the magnetic material hydroxide generated by coprecipitation of the magnetic material solution containing the Fe source material is desalted, and then dried and heated after desalting, a magnetic material oxide is obtained as shown in Reaction Scheme 3 below.

[반응식 3][Scheme 3]

RE(OH)3 + Fe(OH)3 → FeREO3 + Fe3O4 + Fe2O3 (RE = Nd 및 Pr)RE (OH) 3 + Fe (OH) 3 → FeREO 3 + Fe 3 O 4 + Fe 2 O 3 (RE = Nd and Pr)

다음으로, 자성물질 산화물에 첨가물을 첨가한다.(S7)Next, an additive is added to the magnetic material oxide. (S7)

첨가물로서 보론 소스물질 및 칼슘 소스물질을 첨가할 수 있으며, 보론 소스물질은 H3BO3 및/또는 B2O3을 포함할 수 있다.As an additive, a boron source material and a calcium source material may be added, and the boron source material may include H 3 BO 3 and / or B 2 O 3 .

본 발명에서 환원제로서의 역할을 수행하는 칼슘 소스물질은 Ca 또는 CaH2, CaCl2, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(NO3)2·4H2O, Ca(CH3COO)2·H2O 및 CaSO4·2H2O로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질일 수 있다.In the present invention, the calcium source material serving as a reducing agent is Ca or CaH 2, CaCl 2 , Ca (OH) 2 , CaCO 3 , Ca (NO 3 ) 2 · 4H 2 O, Ca (CH 3 COO) 2 · H It may be at least one material selected from the group consisting of 2 O and CaSO 4 · 2H 2 O.

본 발명에서 자성물질 산화물과 상기 칼슘 소스물질의 질량 비율은 1:0.7~1.2것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 자성물질 산화물과 상기 칼슘 소스물질의 질량 비율은 1:0.9~1:1.1인 것이 바람직하다. In the present invention, the mass ratio of the magnetic material oxide and the calcium source material is preferably 1: 0.7 to 1.2, and more preferably, the mass ratio of the magnetic material oxide and the calcium source material is 1: 0.9 to 1: 1.1. Do.

다음으로, 첨가물이 첨가된 자성물질 산화물을 환원확산하여 자성분말로 제조한다.(S8)Next, the magnetic material oxide to which the additive is added is reduced and diffused to prepare a magnetic powder. (S8)

환원확산은 아르곤분위기하 또는 진공분위기 하에서 600~1000℃로 1~3시간 열처리를 통해 수행할 수 있으며, 자성물질 산화물의 확원확산에 의해 생성된 자성분말은 Nd, Pr, Fe 및 B을 포함할 수 있다. Reduction diffusion can be carried out by heat treatment for 1 to 3 hours at 600 to 1000 ° C under argon atmosphere or vacuum atmosphere, and magnetic powder generated by diffusion diffusion of magnetic material oxides includes Nd, Pr, Fe and B. Can be.

또한, 자성분말에는 자성물질 용액을 제조하는 단계(S4)에서 추가된 추가 자성 물질인 Dy, Nd, Co 및 Y이 더 포함되어 있을 수 있다.In addition, the magnetic powder may further include Dy, Nd, Co, and Y, which are additional magnetic materials added in step S4 of preparing a magnetic material solution.

공정온도가 600℃ 미만인 경우는 첨가한 칼슘 소스물질의 용융이 일어나지 않아 환원 또는 확산을 위한 유동성이 미비할 수 있으며, 공정온도가 1000℃를 초과하는 경우, 입자성장이 일어날 수 있어 바람직하지 않다.When the process temperature is less than 600 ° C, the added calcium source material does not melt, so the fluidity for reduction or diffusion may be insufficient, and when the process temperature exceeds 1000 ° C, particle growth may occur, which is not preferable.

마지막으로 제조된 자성분말을 세정한다.(S9)Finally, the prepared magnetic powder is washed (S9).

자성분말의 세정 단계는 자성분말에 정제수 및 아세톤 중 적어도 어느 하나를 첨가하여 세정한 이 후, 감압상태에서 1~4시간 동안 건조시키는 단계를 수행함으로써 최종 자성분말을 제조할 수 있다.The washing step of the magnetic powder can be prepared by adding at least one of purified water and acetone to the magnetic powder, followed by drying for 1 to 4 hours under reduced pressure to produce the final powder.

본 발명의 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법에 따라 최종 생성된 자성분말은 자기력 특성이 저하되지 않고, 보자력 특성이 현저히 증가된 자성분말을 제조할 수 있게 된다. The magnetic component powder finally produced according to the method for manufacturing rare earth magnetic component powder from the monazite of the present invention does not deteriorate the magnetic force characteristics, and makes it possible to produce a magnetic component powder having a significantly increased coercive force characteristic.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실험예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, experimental examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[실험예 1][Experimental Example 1]

북한 황해남도 삼천군의 모나자이트(Monaziet) 정광 400g을 황산 120g을 이용하여 황산화 반응시켰다. 이때, 황산화 반응 온도는 200℃ 였고, 반응시간은 2시간으로 수행하였다. 황산화 반응 후 반응산물을 수침출시켰으며, 이때 모나자이트 광액 농도는 20 중량% 였고, 침출온도 60℃에서 120분 동안 수행하였다. 400 g of Monazite concentrate of Samcheon-gun, Hwanghaenam-do, North Korea was sulfated by using 120 g of sulfuric acid. At this time, the sulfation reaction temperature was 200 ° C, and the reaction time was performed for 2 hours. After the sulfation reaction, the reaction product was leached into water, wherein the monazite mineral solution concentration was 20% by weight, and the leaching temperature was performed at 60 ° C for 120 minutes.

수침출 후 침출용액에 황산 나트륨을 첨가하여 침출용액에 포함된 희토류 원소를 침전시켰으며, 침전된 희토류 원소들을 수산화물 전환, 수세 및 소성에 의해 혼합 희토류 산화물로 제조한 후, 염산으로 재 침출하여 인산염계 추출제에 의해 Pr, Nd 성분만을 회수하여 중간산물 용액을 제조하였다.After the leaching of water, sodium sulfate was added to the leaching solution to precipitate the rare earth elements contained in the leaching solution, and the precipitated rare earth elements were mixed with hydroxide, prepared by mixing with a rare earth oxide by water washing and firing, and then leached with hydrochloric acid to phosphate. Only the Pr and Nd components were recovered by the system extractant to prepare an intermediate solution.

수침출 후 침출용액에 황산 나트륨을 첨가하여 침출용액에 포함된 희토류 원소를 침전시켰으며, 침전된 희토류 원소들을 침출용액으로 회수하여 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액을 마련하였다.After water leaching, sodium sulfate was added to the leaching solution to precipitate rare earth elements contained in the leaching solution, and the precipitated rare earth elements were recovered as a leaching solution to prepare an intermediate product solution containing Nd and Pr.

중간산물 용액에 Fe 소스물질인 FeCl2을 혼합하여 Nd, Pr 및 Fe을 포함하는 자성물질이 용해되어 있는 자성물질 용액을 제조하였다.The Fe source material FeCl 2 was mixed with the intermediate product solution to prepare a magnetic material solution in which magnetic materials including Nd, Pr, and Fe were dissolved.

이 후 자성물질 용액에 NaOH를 3.5 g/mol을 첨가하여 산도를 13이상으로 조절하였으며, 교반 플레이트(stirring plate)에서 180rpm으로 4시간 동안 공침(coprecipitation) 시켜 자성물질 수산화물로 제조하였다.Thereafter, 3.5 g / mol of NaOH was added to the magnetic material solution to adjust the acidity to 13 or higher, and coprecipitation was performed at 180 rpm on a stirring plate for 4 hours to prepare a magnetic material hydroxide.

다음으로 자성물질 수산화물을 정제수로 2번, 에탄올(ethanol)로 한번 세정하여 공침(coprecipitation)하는 동안 생성된 NaCl을 제거하는 탈염 과정을 수행하였다. Next, the magnetic material hydroxide was washed twice with purified water and once with ethanol to perform a desalting process to remove NaCl generated during coprecipitation.

탈염 후 110℃에서 9시간 동안 건조하였으며, 건조 후 700℃에서 30분간 가열하여 자성물질 산화물을 제조하였다.After desalting, the mixture was dried at 110 ° C for 9 hours, and then dried and heated at 700 ° C for 30 minutes to prepare a magnetic material oxide.

제조된 자성물질 산화물에 첨가물로서 H3BO3 CaH2를 첨가하고, 2분 동안 10 Mpa의 압력을 가하여, 자성물질 산화물이 펠렛(pellet) 형태가 될 때까지 섞어주었다. 이때 자성물질 산화물과 CaH2의 혼합비율은 1:1이 되도록 조절하였다.H 3 BO 3 as an additive to the prepared magnetic oxide and CaH 2 was added, and a pressure of 10 Mpa was applied for 2 minutes, and the magnetic material oxide was mixed until it became a pellet. At this time, the mixing ratio of the magnetic material oxide and CaH 2 was adjusted to be 1: 1.

첨가물 H3BO3 CaH2이 첨가된 자성물질 산화물을, 아르곤분위기에서 1000℃로 3시간 열처리를 실시하여 확원확산 처리한 이후, 정제수 또는 아세톤을 사용하여 세정하였다. 세정 시 불순물이 완전히 용해 될 수 있도록 초음파를 활용하였다. Additive H3BO3And CaH2The added magnetic material oxide was heat treated at 1000 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere and then subjected to diffusion diffusion treatment, followed by washing with purified water or acetone. Ultrasonics were used to completely dissolve impurities during cleaning.

세정 후에는 감압상태에서 4시간 동안 건조시켜 최종 자성분말을 제조하였다. After washing, the final magnetic powder was prepared by drying under reduced pressure for 4 hours.

본 발명의 실험예 1에 따라 제조된 자성분말에서, Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액의 농도에 따른 자성분말의 자기적 특성 결과를 하기 표 1과 도 2 내지 도 4를 통해 나타내었다.In the magnetic powder prepared according to Experimental Example 1 of the present invention, magnetic properties of magnetic powder according to the concentration of the intermediate product solution containing Nd and Pr are shown through Table 1 and FIGS. 2 to 4.

도 2는 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 1]에서의 XRD분석 결과이며, 도 3은 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 1]에서의 VSM 결과이며, 도 4는 [실험예 1]에 따른 자성분말 원소들의 입자 분포를 도시한 SEM 사진이다.2 is a result of XRD analysis in [Experimental Example 1] according to the concentration change of the intermediate product solution, FIG. 3 is a result of VSM in [Experimental Example 1] according to the concentration change of the intermediate product solution, and FIG. 4 is [Experiment] Example 1] is a SEM photograph showing the particle distribution of magnetic powder elements.

RE (Nd-Pr)RE (Nd-Pr) Hc (k Oe.)Hc (k Oe.) Mr (emu/g)Mr (emu / g) BHmax (MGOe)BHmax (MGOe) 5.05.0 4.07 4.07 53.50 53.50 2.412.41 8.28.2 4.54 4.54 53.80 53.80 2.932.93 10.010.0 4.07 4.07 47.50 47.50 2.092.09 15.015.0 2.00 2.00 21.40 21.40 0.390.39

[표 1]은 중간산물 용액의 농도변화에 따른 자성분말의 자기적 특성이 최대일 때의 농도는 RE(Nd/Pr)의 함량이 8.2일 때이다. [Table 1] shows that the concentration of RE (Nd / Pr) is 8.2 when the magnetic properties of the magnetic powder are maximum according to the concentration change of the intermediate solution.

농도변화에 따른 최대에너지적(BHmax), 보자력(Hc) 및 자화(Mr) 값이 중간산물 용액 내의 RE(Nd/Pr)의 함량이 8.2일 때 최대값을 나타낸다. 이는 중간산물 용액의 농도변화에 따라 자성분말이 나타내는 자기적 특성이 변화됨을 알 수 있다.The maximum energy (BHmax), coercive force (Hc), and magnetization (Mr) values according to the concentration change indicate the maximum value when the content of RE (Nd / Pr) in the intermediate product solution is 8.2. It can be seen that the magnetic properties of the magnetic powder change according to the concentration change of the intermediate solution.

도 2는 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 1]에서의 XRD분석 결과이다. 2 is an XRD analysis result in [Experimental Example 1] according to the concentration change of the intermediate product solution.

도 2를 참조하면, [실험예 1]에 따라 제조된 자성분말은 Fe2Pr 및 Nd가 다량 검출되었음을 확인할 수 있다. 즉 [실험예 1]의 제조방법에 따른 자성분말은 첨가된 첨가물 Fe과 B을 포함하고 있으며, 다량의 Nd 및 Pr을 포함하고 있음을 확인할 수 있다. Referring to Figure 2, it can be confirmed that a large amount of Fe 2 Pr and Nd was detected in the magnetic powder prepared according to [Experimental Example 1]. That is, it can be seen that the magnetic powder according to the manufacturing method of [Experimental Example 1] contains added additives Fe and B, and contains a large amount of Nd and Pr.

도 3은 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 1]에서의 VSM 결과이다.3 is a VSM result in [Experimental Example 1] according to the concentration change of the intermediate solution.

[표 1]에 나타난 바와 같이, 중간산물 용액의 농도변화에 따른 자성분말의 자기적 특성이 중간산물 용액 내의 RE(Nd/Pr)의 함량이 8.2일 때 최대값을 나타냄을 확인할 수 있다. As shown in [Table 1], it can be seen that the magnetic properties of the magnetic powder according to the concentration change of the intermediate product solution shows the maximum value when the RE (Nd / Pr) content in the intermediate product solution is 8.2.

중간산물 용액 내의 RE(Nd/Pr)의 함량이 8.2일 보자력(Hc)은 4.54 k Oe.를 나타내며, 자화(Mr)는 53.80 emu/g를, 최대에너지적(BHmax)은 2.93 MGOe를 나타낸다.The RE (Nd / Pr) content in the intermediate solution was 8.2 days, the coercive force (Hc) was 4.54 k Oe., The magnetization (Mr) was 53.80 emu / g, and the maximum energy (BHmax) was 2.93 MGOe.

도 4는 [실험예 1]에 따른 자성분말 원소들의 입자 분포를 도시한 SEM 사진이다.Figure 4 is a SEM photograph showing the particle distribution of the magnetic powder element according to [Experimental Example 1].

도 4는 [실험예 1]을 통해 제조된 최종 자성분말의 제조방법 중에서, [표 1]과 같이 중간산물 용액 내의 RE(Nd/Pr)의 함량이 8.2일 때의 성분 원소들의 분포를 SEM을 통해 나타내었다.4 is a SEM of the distribution of component elements when the content of RE (Nd / Pr) in the intermediate product solution is 8.2, as shown in [Table 1], among the manufacturing methods of the final magnetic powders prepared through [Experimental Example 1]. Through.

도 4를 참조하면, 최종분말의 성분 원소들의 분포상태에서, 주 원소인 Fe과 희토류 원소인 Nd 및 Pr이 균일한 분포를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be confirmed that in the distribution state of the component elements of the final powder, the main element Fe and the rare earth elements Nd and Pr show a uniform distribution.

[실험예 2][Experimental Example 2]

[실험예 1]의 제조방법에 따라 모나자이트로부터 희토류 자성분말을 제조하는 과정 중에서 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액에 첨가물인 Dy 소스물질을 더 첨가하였으며, 나머지 과정은 동일하게 수행하였다. In the process of preparing rare earth magnetic powder from monazite according to the manufacturing method of [Experimental Example 1], an additive Dy source material was further added to the intermediate product solution containing Nd and Pr, and the rest of the process was performed in the same manner.

도 5는 중간산물 용액에 첨가물 Dy 소스물질을 첨가한 [실험예 2]에서의 XRD 분석 결과이다. 5 is an XRD analysis result in [Experimental Example 2] in which the additive Dy source material was added to the intermediate solution.

도 5를 참조하면, [실험예 2]에 따라 제조된 자성분말에는 Dy가 다량 검출되었음을 확인할 수 있다. 즉 [실험예 2]의 제조방법에 따른 자성분말은 Fe, B, Nd 및 Pr을 포함하고 있으며, 첨가된 첨가물 Dy가 다량 포함되어 있음을 확인할 수 있다. Referring to Figure 5, it can be confirmed that a large amount of Dy was detected in the magnetic powder prepared according to [Experimental Example 2]. That is, the magnetic powder according to the manufacturing method of [Experimental Example 2] includes Fe, B, Nd, and Pr, and it can be confirmed that the added additive Dy is contained in a large amount.

도 6은 첨가물 Dy 소스물질 첨가 후 중간산물 용액의 농도변화에 따른 [실험예 2]에서의 VSM 결과이다. 6 is a VSM result in [Experimental Example 2] according to the concentration change of the intermediate product solution after the addition of the additive Dy source material.

도 6에 나타난 바와 같이, 첨가물 Dy 소스물질 첨가 후 중간산물 용액의 농도변화에 따른 자성분말의 자기적 특성이 중간산물 용액 내의 RE(Nd/Pr)의 함량이 8일 때 최대값을 나타냄을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the magnetic properties of the magnetic powder according to the concentration change of the intermediate product solution after the addition of the additive Dy source material shows the maximum value when the content of RE (Nd / Pr) in the intermediate product solution is 8. Can be.

중간산물 용액 내 첨가물 Dy가 첨가될 경우, RE(Nd/Pr)의 함량이 8일 때 보자력(Hc), 자화(Mr) 및 최대에너지적(BHmax)이 크게 증가하여 자기적 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.When the additive Dy in the intermediate solution was added, it was confirmed that the magnetic properties were improved by increasing the coercive force (Hc), magnetization (Mr), and maximum energy (BHmax) when the RE (Nd / Pr) content was 8 Can be.

[실험예 3][Experimental Example 3]

[실험예 1]의 제조방법에 따라 모나자이트로부터 희토류 자성분말을 제조하는 과정 중에서 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액에 첨가물인 Nd 소스물질을 더 첨가하였으며, 나머지 과정은 동일하게 수행하였다. In the process of preparing rare earth magnetic powder from monazite according to the preparation method of [Experimental Example 1], Nd source material, which is an additive, was further added to the intermediate product solution containing Nd and Pr, and the rest of the process was performed in the same manner.

도 7은 중간산물 용액에 첨가물 Nd 소스물질의 추가적인 첨가에 따른 [실험예 3]에서의 VSM 결과이다.7 is a VSM result in [Experimental Example 3] according to the additional addition of the additive Nd source material to the intermediate solution.

도 7에 나타난 바와 같이, Nd 및 Pr을 포함하고 있는 중간산물 용액에 Nd를 더 첨가해 줌으로써 Pr의 조성비를 상대적으로 낮출 경우, 즉 중간산물 용액 내의 Nd 조성비를 더 크게 조절할 경우 자기적 특성이 높아짐을 확인할 수 있다.As illustrated in FIG. 7, when Nd and Pr are further added to Nd, the magnetic properties are increased when the composition ratio of Pr is relatively lowered, that is, when the Nd composition ratio in the intermediate solution is adjusted larger. can confirm.

다른 의미로, Pr은 Nd와 함께 존재 시 Nd가 단독으로 존재할 경우보다 자기적 특성을 더 저하시키는 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. In other words, it can be confirmed that Pr, when present together with Nd, shows a result of deteriorating magnetic properties more than when Nd is present alone.

도 7을 참조하면, 중간산물 용액 내 첨가물 Nd가 더 첨가되고, 중간산물 용액 내 RE(Nd/Pr)의 함량이 동일할 경우, 보자력(Hc), 자화(Mr) 및 최대에너지적(BHmax)는 Nd를 더 첨가하여 Pr의 조성비를 상대적으로 더 낮출 경우 자기적 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, when the additive Nd in the intermediate solution is further added, and the content of RE (Nd / Pr) in the intermediate solution is the same, the coercive force (Hc), magnetization (Mr), and maximum energy (BHmax) It can be seen that the magnetic properties are improved when the composition ratio of Pr is relatively lowered by adding Nd.

[실험예 4][Experimental Example 4]

[실험예 1]의 제조방법에 따라 모나자이트로부터 희토류 자성분말을 제조하는 과정 중에서 Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액에 첨가물인 Co 소스물질 및 Y 소스물질을 더 첨가하였으며, 나머지 과정은 동일하게 수행하였다. In the process of preparing rare earth magnetic powder from monazite according to the manufacturing method of [Experimental Example 1], the additive Co source material and the Y source material were further added to the intermediate product solution containing Nd and Pr, and the rest of the process was performed in the same manner. Did.

도 8은 중간산물 용액에 첨가물 Co 소스물질 및 Y 소스물질의 추가적인 첨가에 따른 [실험예 4]에서의 XRD 분석 결과이다. 8 is an XRD analysis result in [Experimental Example 4] according to additional addition of an additive Co source material and a Y source material to the intermediate solution.

도 8을 참조하면, [실험예 4]에 따라 제조된 자성분말에는 Co만 소량 검출되었음을 확인할 수 있다. 즉 [실험예 4]의 제조방법에 따른 자성분말은 Fe, B, Nd, Pr 및 Co을 포함하고 있으며, 첨가된 첨가물 Co만 소량 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 8, it can be confirmed that only a small amount of Co was detected in the magnetic powder prepared according to [Experimental Example 4]. That is, the magnetic powder according to the manufacturing method of [Experimental Example 4] includes Fe, B, Nd, Pr, and Co, and it can be seen that only a small amount of the additive Co is added.

도 9는 중간산물 용액에 첨가물 Co 소스물질 및 Y 소스물질의 추가적인 첨가에 따른 [실험예 4]에서의 VSM 결과이다. 9 is a VSM result in [Experimental Example 4] according to the addition of the additive Co source material and Y source material to the intermediate solution.

도 9에 나타난 바와 같이, 중간산물 용액 내 RE(Nd/Pr)의 함량은 동일하며, 첨가물 Co 소스물질 및 Y 소스물질을 더 첨가하더라도 자성분말의 자기적 특성이 크게 향상되지 않음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 9, the contents of RE (Nd / Pr) in the intermediate solution are the same, and it can be confirmed that the magnetic properties of the magnetic powder are not significantly improved even when the additive Co source material and the Y source material are further added. .

[실험예 2]에 제조방법에 따라 제조된 중간산물 용액 내 첨가물 Dy가 더 첨가되어 있는 자성분말과 비교하여, 첨가물 Co 소스물질 및 Y 소스물질이 더 첨가되어 있는 자성분말의 경우 보자력(Hc), 자화(Mr) 및 최대에너지적(BHmax)의 변화는 거의 없으며, 자기적 특성이 향상이 나타나지 않음을 확인할 수 있다.The coercive force (Hc) in the case of the magnetic powder with additional additives Co source material and Y source material added, compared to the magnetic powder with additive Dy added in the intermediate product solution prepared according to the manufacturing method in [Experimental Example 2] , It can be confirmed that there is little change in magnetization (Mr) and maximum energy (BHmax), and there is no improvement in magnetic properties.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (14)

Nd 및 Pr을 포함하는 중간산물 용액을 마련하는 단계;
상기 중간산물 용액과 Fe 소스물질을 혼합하여 Nd, Pr 및 Fe을 포함하는 자성물질이 용해되어 있는 자성물질 용액을 제조하는 단계;
공침법(coprecipitation)에 의하여 상기 자성물질 용액으로부터 자성물질 수산화물을 제조하는 단계;
상기 자성물질 수산화물을 가열하여 자성물질 산화물로 제조하는 단계;
상기 자성물질 산화물에 첨가물을 첨가하는 단계;
상기 첨가물이 첨가된 자성물질 산화물을 환원확산하여 자성분말로 제조하는 단계; 및
상기 자성분말을 세정하는 단계를 포함하며,
상기 중간산물 용액을 마련하는 단계는,
희토류 정광인 모나자이트를 황산을 이용하여 황산화 반응시키는 단계;
상기 황산화 반응 후 반응 산물을 수침출시키는 단계;
상기 수침출 후 황산나트륨을 첨가하여 희토류 원소를 침전시키는 단계; 및
상기 침전된 희토류 원소들을 용매추출 하는 단계;를 포함하며,
상기 희토류 원소의 침전 및 용매추출에 의해 중간산물 용액을 얻게 되며,
상기 자성물질용액에서 상기 자성물질은 염화물 상태이고,
상기 자성물질 용액은 Dy 소스물질, Nd 소스물질, Co 소스물질, 및 Y 소스물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 추가 자성물질을 더 포함하며,
상기 공침은 상기 자성물질 용액을 산도 조절하여 수행되고, 산도 조절은 상기 자성물질 용액에 NaOH를 첨가하여 산도를 13 이상으로 조절하며,
상기 자성물질 산화물을 제조하는 단계는,
상기 자성물질 수산화물을 정제수 및 에탄올로 세정하여 상기 공침 동안 생성된 NaCl을 제거하는 탈염 단계; 및
상기 탈염 후 100~110℃에서 8~10시간 동안 건조하는 단계;를 더 포함하고,
상기 가열은 상기 건조 후 700~1000℃에서 30분~2시간 동안 수행되며,
상기 첨가물은 보론 소스물질 H3BO3 을 포함하고, 칼슘 소스 물질 CaH2 을 포함하며,
상기 자성분말을 세정하는 단계는,
상기 자성분말에 정제수 및 아세톤 중 적어도 어느 하나를 첨가하고 초음파를 활용하여 세정하는 단계; 및
감압상태에서 1~4시간 동안 건조시키는 단계;를 포함하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법.
Preparing an intermediate solution containing Nd and Pr;
Mixing the intermediate product solution and a Fe source material to prepare a magnetic material solution in which magnetic materials including Nd, Pr, and Fe are dissolved;
Preparing a magnetic material hydroxide from the magnetic material solution by coprecipitation;
Heating the magnetic material hydroxide to produce a magnetic material oxide;
Adding an additive to the magnetic material oxide;
Reducing and diffusing the magnetic material oxide to which the additive is added to prepare magnetic powder; And
And cleaning the magnetic powder.
The step of preparing the intermediate product solution,
Sulfurizing rare earth concentrate monazite using sulfuric acid;
Water-leaching the reaction product after the sulfation reaction;
Precipitating the rare earth element by adding sodium sulfate after the water leaching; And
Includes; the solvent extraction of the precipitated rare earth elements;
Intermediate solution is obtained by precipitation of the rare earth element and solvent extraction,
In the magnetic material solution, the magnetic material is in a chloride state,
The magnetic material solution further includes at least one additional magnetic material selected from the group consisting of Dy source material, Nd source material, Co source material, and Y source material,
The coprecipitation is performed by adjusting the acidity of the magnetic material solution, and adjusting the acidity is adjusted to an acidity of 13 or more by adding NaOH to the magnetic material solution,
The step of manufacturing the magnetic material oxide,
A desalting step of washing the magnetic material hydroxide with purified water and ethanol to remove NaCl generated during the coprecipitation; And
After the desalting step of drying for 8 to 10 hours at 100 ~ 110 ℃; further comprises,
The heating is performed for 30 minutes to 2 hours at 700 to 1000 ° C after the drying,
The additive comprises boron source material H 3 BO 3 , calcium source material CaH 2 ,
The step of washing the magnetic powder,
Adding at least one of purified water and acetone to the magnetic powder and washing using ultrasonic waves; And
Drying for 1-4 hours under reduced pressure; Method for producing rare earth magnetic powder from monazite containing.
삭제delete 제1항에서,
상기 황산은 모나자이트 총량에 대해 0.1~0.7의 중량비로 첨가하며,
상기 황산화 반응은 180~220℃에서 1~3시간 동안 수행하고,
상기 수침출은 30~80℃에서 100~150분 동안 수행하며,
상기 황산나트륨은 상기 희토류 원소에 대해 1.8 내지 2.2당량으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법.
In claim 1,
The sulfuric acid is added in a weight ratio of 0.1 to 0.7 with respect to the total amount of monazite,
The sulfate reaction is carried out at 180 ~ 220 ℃ for 1 to 3 hours,
The water leaching is performed at 30 ~ 80 ℃ for 100 ~ 150 minutes,
The sodium sulfate is a method for producing a rare earth magnetic powder from monazite, characterized in that it is added in an amount of 1.8 to 2.2 equivalents relative to the rare earth element.
삭제delete 제1항에서,
상기 자성물질 용액은 Dy 소스물질을 상기 추가 자성물질로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법.
In claim 1,
The magnetic material solution is a method for producing a rare earth magnetic powder from monazite, characterized in that it further comprises a Dy source material as the additional magnetic material.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 자성물질 산화물과 상기 칼슘 소스물질의 질량 비율은 1:0.7~1.2인 것을 특징으로 하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법.
In claim 1,
A method for producing a rare earth magnetic powder from monazite, wherein the mass ratio of the magnetic material oxide and the calcium source material is 1: 0.7 to 1.2.
제1항에서,
상기 자성분말은 Nd, Pr, Fe 및 B을 포함하는 것을 특징으로 하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법.
In claim 1,
The magnetic powder is Nd, Pr, Fe and method for producing a rare earth magnetic powder from monazite, characterized in that it comprises B.
제1항에서,
상기 자성분말 제조는,
아르곤분위기에서 600~1000℃로 1~3시간 열처리를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 모나자이트로부터 희토류 자성분말의 제조방법.
In claim 1,
The magnetic powder manufacturing,
Method of manufacturing rare earth magnetic powder from monazite, characterized in that it is performed through heat treatment at 600 to 1000 ° C for 1 to 3 hours in an argon atmosphere.
삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101422068B1 (en) * 2013-11-14 2014-07-23 한국지질자원연구원 Recovery method of rare earth elements and non rare earth elements from rare earth ore

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