废弃钕铁硼磁体中稀土金属的回收工艺研究

发布时间：2020-03-30 07:03

【摘要】：在从电子废弃物中回收有价金属的大背景下,作为战略资源的稀土金属自然成为了回收的重点。稀土原材料大部分都用于生产电子产品中一个叫做钕铁硼磁体的部件,且钕铁硼磁体中的稀土含量也特别高。因此,从废弃钕铁硼磁体中回收稀土金属具有重要的意义,并逐渐成为各国科学家研究的重点。目前,从废弃钕铁硼磁体中回收稀土金属的工艺研究以干法工艺和湿法工艺为主。本论文在分析了现有干法工艺和湿法工艺优缺点的基础上,分别针对现有干法工艺和湿法工艺的缺点,进行了改进创新研究,主要的研究内容和结论如下:(1)为了证明生物炭能够用于回收稀土金属,利用废弃生物质制备了一种生物炭作为干法提取剂,通过碳/氢化-水解工艺来回收废弃钕铁硼磁体中的稀土金属。用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等手段对稀土金属在回收过程中的转化机制进行了探讨。结果表明,在碳/氢化过程中,钕铁硼磁体中的稀土金属能分别与生物炭中的碳和进一步热解产生的氢气反应,生成相应的稀土碳化物和稀土氢化物。稀土碳化物与稀土氢化物在水解过程中都能与水反应生成稀土氢氧化物,从而实现稀土金属的高效回收。(2)为了得到最佳的稀土回收条件,对碳/氢化过程中的材料放置方式、温度和钕铁硼粉末层厚度三个因素对稀土回收率和回收产物纯度的影响进行了优化研究。结果表明,在当前实验条件下,材料以粉末形式分层放置、温度为1400℃、钕铁硼粉末层厚度为1 mm时,稀土的回收率可达88.4%,稀土氢氧化物纯度高达99.43%。(3)为了研究球磨活化法对样品性质的影响,利用球磨机以不同的转速对样品进行球磨活化预处理,并通过粒径分布、X射线衍射、扫描电镜等手段对活化前后的样品进行了表征。结果表明,球磨活化法会通过机械力的作用造成样品的粒径减小、比表面积增加和晶体结构缺陷等,使得样品反应活性增强,从而促进稀土金属在浸出过程中的浸出率和浸出速率。(4)为了得到最佳的稀土浸出条件,研究了球磨转速、盐酸浓度和固液比三个因素对稀土浸出效果的影响。结果表明,在当前实验条件下,球磨转速为650 rpm、盐酸浓度为0.4 M、固液比为100 g L~(-1)时,稀土的浸出率与浸出速率综合效果最好,且盐酸的使用量最少。最终,回收获得的稀土氧化物纯度可达99.9%。
【图文】：

钕铁硼磁体,粉末

本文所使用的主要实验试剂名称、规格以及生产厂家如表 2-2 所示表 2-2 实验试剂Table 2-2 Experimental reagent试剂名称规格生产厂家高纯氮气 99.99% 广州市纬欧气体有限公司高纯氩气 99.99% 广州市纬欧气体有限公司盐酸 36%-38%，分析纯广州化学试剂厂草酸 AR，分析纯天津大茂化学试剂厂.2 废弃钕铁硼磁体的预处理本研究所使用的废弃钕铁硼磁体来源于深圳一家电子废弃物回收公司，，如图 2-1示。从图中可以看出，钕铁硼磁体颗粒由于具有很强的磁性都粘结在一起，所以要其进行退磁处理。

生物炭,废木

就是研究利用这种废弃生物质热解制备一种生物炭作为提取剂，用来处理废弃钕铁体，从而既可以实现稀土的高效回收，又能够对农林废弃物进行资源化利用。.2 实验部分.2.1 生物炭的制备本研究所使用的废弃生物质为杨木屑（图 3-1a），来自江苏连云港的一家木材加。为了使杨木屑在热解时均匀受热，先用高速破碎机对其进行破碎，并用 60 目的筛筛分获得粒径小于 250 μm 的木屑粉末作为热解前驱体（粒径大于 250 μm 的木屑行破碎后筛分）。取适量的木屑粉末置于石英舟中，再把石英舟放到高温管式炉里面后以 50 mL min-1的流量通入氮气；之后在程序的控制下将其从室温加热至 800 °C温 60 min 后关闭电源，使样品随炉冷却，即获得生物炭。最后再用 100 目的标准筛分获得粒径小于 150 μm 的生物炭（图 3-1b），密封于样品袋中，再存放在玻璃干燥保存备用。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X705

【参考文献】