从钕铁硼废料中提取稀土工艺及机理研究

发布时间：2020-08-06 21:31

【摘要】：钕铁硼磁性材料的广泛应用推动了磁性材料产业的快速发展,预计到2020年国内产量达到25万吨左右,在钕铁硼生产的过程中会产生大量的废料,废料中含有大量镨、钕等有价成分。因此,对钕铁硼废料中稀土进行回收利用具有重大经济意义。本文对从钕铁硼废料中提取稀土的工艺和反应机理进行了系统研究,主要工作包括：(1)研究了利用氧化焙烧-盐酸分解法从钕铁硼废料中提取稀土的工艺条件,探讨了焙烧温度和时间对铁的氧化率的影响,考察了盐酸浓度、反应时间、温度以及液固比与稀土浸出率的关系,并分析了pH值和陈化时间对浸出液除杂效果的影响。结果表明：在700℃焙饶1.511,铁的氧化率最高,铁基本完全氧化成：价铁：浸出最佳条件为4mol/L HC1、液固比L/S=5：1、90℃、1.5h,稀土浸出率高达到99.33%；中和除杂时,调节pH值=3.5,陈化时间大于2h,料液中杂,含量低,特别是Fe含量仅为0.0014g/L,完全达到稀土萃取的要求。(2)为降低废料预处理成本,探讨了利用盐酸润湿-空气自然氧化法对钕铁硼废料进行预处理,并对钕铁硼废料中稀土浸出的机理做了分析。结果表明：选取4mol/L HCl润湿原料,液固比为1：5,周期20天可满足铁硼废中稀土的前期处理工艺要求,极大降低生产成本：反应温度、酸度、搅拌速率及粒度与钕铁硼废料中稀土浸出率早一定的线性关系,同时稀土浸出过程受扩散控制,表观化学反应活化能E=17.49kJ/mmol。(3)在上述基础上,以中和除杂后浸出得到的氯化镨钕溶液为原料,研究了制备形貌规整的氧化错钕工艺。通过正交实验,分析讨论了各个工艺条件对氧化错钕粒度和形貌的影响,从而找出了制备形貌规整氧化错钕的最佳沉淀条件。结果表明：在料液浓度为0.3mol/L,,H2C204的浓度为0.6mol/L,沉淀温度为60℃和搅拌速率为500r/min的工艺条件下可制备出体积中心粒径D50为]4.36μm、比表面积为856.21m2/g的稀土氧化物粉体,该粉体颗粒形状呈条柱状,粒径较大,分散性较好。总之,焙烧-酸分解工艺可很好地从Nd-Fe-B废料中提取稀土,利用盐酸润湿-空气自然氧化方法适宜于回收高铁低品味的钕铁硼废料,大大降低回收成本。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF845
【图文】：

装置图,实验设备,装置图

本课题焙烧实验采用马弗炉调控温度实现的，稀土浸出采用恒温水浴加热装置进行浸出，草酸沉淀制备稀土前驱体同样在恒温水浴加热装置中进行主要设备如图2.1图2.1 实验设备装置图Fig.2.1 Photograph of experimental apparatus此外还有试剂配制和样品检测等使用的设备及仪器列于下表2-5。表2-5 实验所用仪器与设备Table 2-5 The instruments and equipment used in the experiment设备名称型号生产商家集热式恒温加热搅拌器 DF-101S 天津科诺仪器设备有限公司电子万用炉 DL-1系列长沙市秋龙仪器设备有限公司循环水真空泵抽滤装置 SHZ-D(Ⅲ) 深圳市瑞鑫达化玻仪器有限公司电子天平 FA1204B 上海精科实业有限公司热重-差热综合分析仪 Diamond 6000 美国某仪器仪表公司(PE)台式电热恒温干燥箱 WHL-25A 河南泰斯特设备有限公司马弗炉 SX2-8-13 重庆市松朗电子仪器有限公司能量色散X射线光谱仪德国布鲁?

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表 3-1 浸出渣的能谱分析表Table 3-1 EDS data of leaching residue由图3.7可以看出，样品中有较多的细颗粒相互粘结在一起，呈鳞片状块体。图 3.8 可知，原料经焙烧酸浸后，结构被完全破坏，稀土基本完全被浸出，渣中仅含 0.35%的元素钕（见表 3-1），依据渣重 25g 和原料中稀土含量，计算得稀土浸出率为 99%左右，而在浸出过程通过草酸盐重量法检测渣中稀土含量并计算得到的最佳浸出率为 99.33%，两个计算结果相对吻合，进一步验证稀土浸出效果相当显著。原料中 Si 和大部分 Fe 未溶于盐酸而进入渣中，使得稀土与之分离。由于硅酸盐一般不溶于盐酸

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图 5.1 正向沉淀样品的 SEM 图片图 5.2 反向沉淀样品的 SEM 图片Fig. 5.1 SEM photograph of RE2O3Fig. 5.2 SEM photograph of RE2O3相比反向沉淀，正向沉淀的粉体效果更好，故只对正向沉淀作深入分析。为进一步验证区分各个因素的影响程度，现对由正向沉淀的实验结果进行讨论，由直观分析法计算结果见表 5-3。表 5-3 正交试验方案与结果Table 5-3 Orthogonal test results of reversed precipitation methodFactorsPNCl3Concentration A/(mol L-1)H2C2O4Concentration B/(mol L-1)PrecipitationTemperature C /℃Stirring speedD/(r min-1)K1 30.91 31.25 26.86 31.68K2 33.32 34.87 31.31 34.68K3 33.64 31.75 39.7 31.51

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