碳热还原—渣金融分法实现钕铁硼废料中铁与稀土的富集分离

发布时间：2020-03-30 21:02

【摘要】：钕铁硼废料中含有钕、铽、镝、铈、镨等稀土元素和铁、硼等有价金属元素,具有很高的综合回收利用价值。现普遍采用钕铁硼废料回收工艺为“回转窑焙烧—酸浸—萃取分离—沉淀—灼烧”,存在工艺流程长、稀土回收率低、铁渣难处理、铁资源浪费等缺陷亟待工艺技术的创新。论文开展“碳热还原-渣金融分”钕铁硼废料回收技术研究,对提升钕铁硼废料综合回收产业技术水平具有理论意义和实践价值。在分析钕铁硼废料化学和物相组成的基础上,依据铁氧化物和稀土氧化物还原性差异,对钕铁硼废料氧化得到的“焙砂”开展碳热还原理论和技术研究,分析了钕铁硼焙砂碳热还原热力学,得到了碳热还原热力学条件,并研究了还原介质种类、物料粒度、反应时间、反应温度、物料配碳比、物料厚度对焙砂还原状况的影响。结果表明,碳热还原可将钕铁硼废料焙砂中的铁氧化物还原成海绵铁,而稀土氧化物不被还原;在还原介质种类为焦炭、反应时间为4h、反应温度为1200℃、物料配碳比为30%、物料厚度为22mm的情况下,焙砂中铁氧化物还原率为88.08%,为钕铁硼废料中稀土与铁的分离富集回收提供了一种有效方法。在碳热还原的基础上,系统研究了钕铁硼废料焙砂还原产物的渣金融分技术,考察了渣金融分的反应热力学,研究了反应温度、反应时间、物料配碳比和物料厚度对渣金融分效果的影响,分析了铁块、富稀土渣中杂质来源与分布。结果表明,可以创造热力学条件使得高温下铁单质与稀土氧化物尽可能分离,当反应温度为1500℃、反应时间为3h、配碳比为50%、物料厚度为26mm时,铁元素和稀土富集率分别达93.05%和97.52%,稀土与铁分离富集效果良好。铁块中主要杂质元素有Pr、Ce、Nd、C、S、O等,富稀土渣中主要杂质元素有Al、Si、Fe、C、S、Ca等,这些杂质主要来自焦炭灰分。
【图文】：

钕铁硼,占比,领域,材料

图 1.2 钕铁硼材料在各细分领域应用占比硼废料产生步骤工业生产方法的不同，钕铁硼磁性材料可分为烧结钕铁硼材料和粘结钕，前者产量相较于后者大得多，因此，烧结钕铁硼生产过程废料产生量钕铁硼磁性材料的生产流程可分为 9 个步骤，分别为配料、熔炼、氢碎、等静压、剥油、烧结、后加工。在生产过程中，各道工序都可能产生废品。废料产生的具体情况为：（1）原料预处理过程中产生的原料损耗纯铁、硼铁等；（2）部分工序中氧化严重的物料如熔炼铸锭工序过程中粉工序过程中产生的超细粉以及暴露于空气中而着火的磁粉，磁场成金粉，机加工过程中的磨削粉；（3）烧结过程中产生的一些轻微氧化的4）机加工过程中产生的边角料，此工序是生产过程中废料产生最大单元过程中镀铜镀镍镀锌等处理的不合格品[16]。为满足不同用户的需要，在的生产中，需对材料进行切割、磨光和打孔等机械加工，制成各种形状产出不少切片、切屑和磨料等含钕、铁、硼的废料。现工业化生产的钕

反应罐

图 1.3 渣金融分法反应罐渣金融分法回收钕铁硼废料中稀土的相应研究装，在氩气保护氛围下，与 1200℃保温 2h，，温得到金属铁相和富稀土渣相。稀土元素回收率高为 94.9wt.%。稀土，有稀土回收率高、稀土相纯度较高，操和实际应用价值高。但前人的研究大多只基于进行充分说明。tinez 等[53]探讨使用高温熔盐电解法直接从熔融避免钕元素转化为氧化物或是氯化物的必要性]采取除去钕铁硼废料中铁元素的方法富集回收在氢气中氢化，Fe 元素歧化为 Fe/Fe2B，稀土元料在 CO 氛围下、少量硫粉为催化剂的条件下
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF111.1

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