釹鐵硼廢料綜合利用措施探究

張葆華

山西國營金陽器材廠 山西 太原 030008

1 引言

釹鐵硼是一種具備優良綜合磁性的合金材料,在工業、電子、運輸等多個領域應用廣泛。如今,隨著產業技術的不斷發展,釹鐵硼的市場需求量和市場生產量正在提升。受到工藝技術和設備的影響,釹鐵硼生產材料的利用效率不到80%,意味著釹鐵硼生產過程中原料的利用仍有上升的空間,提高釹鐵硼廢料的利用技術對釹鐵硼生產企業來說是一條提高生產效益的重要途徑。為此,針對釹鐵硼廢料利用的議題進行研究和探索是十分重要且必要的。

2 釹鐵硼廢料概述

釹鐵硼廢料指的是釹鐵硼材料在生產過程中產生的廢料或損耗。由于當前我國釹鐵硼材料的生產工藝主要是燒結工藝,因此本文對釹鐵硼廢料利用的探討針對的是燒結生產工藝。在該工藝中,釹鐵硼廢料的產生來源主要有以下方面：一是釹鐵硼原料的預處理環節各種金屬原料的損耗;二是釹鐵硼材料在氧氣環境下發生反應產生的氧化物;三是釹鐵硼制粉工藝中剩余或耗費散落的粉料;四是釹鐵硼燒結過程中因燒結工藝不當導致的低質量性能的合金產物;五是釹鐵硼材料打磨等機械加工過程中產生的邊角廢料或油泥料;六是釹鐵硼表面工藝處理環節的不合格產品。上述這些均屬于釹鐵硼廢料的范疇。

3 釹鐵硼廢料的利用狀況

當前,針對釹鐵硼廢料的利用技術已經有了一定的經驗積累,歸納起來有以下幾類技術方法。

全溶劑萃取工藝：該工藝是利用不同的萃取劑對釹鐵硼廢料中的金屬元素和稀土元素進行分離回收。首先將釹鐵硼廢料用鹽酸進行溶解,然后加入雙氧水等氧化劑來氧化廢料中的金屬元素,之后利用N503對氧化后的鐵元素進行萃取收集,制得氯化鐵,然后向剩余的廢液中加入萃取劑P507,分離出廢液中的稀土元素,制得稀土元素氧化物(氧化釹、氧化鏑),然后向剩余廢液中加入Na2CO4,沉淀出廢液中的鈷元素,制得碳酸鈷。

鹽酸溶解工藝：該工藝是利用鹽酸環境溶解釹鐵硼廢料中的稀土元素。先對釹鐵硼廢料進行氧化焙燒,然后在鹽酸環境下去除廢料中的雜質,對混合物進行萃取分離,最后對分離出的沉淀進行干燥灼燒實現稀土元素的回收。采用該工藝技術得到的稀土元素制品具有很高的純度,可達99%,另外鹽酸溶解工藝具有很好的生產穩定性,因此在實際中得到普遍應用。

硝酸共沉淀工藝：在硝酸溶液中對釹鐵硼廢料中的金屬元素進行回收。根據質量守恒的原理,通過分析軟件建立能量守恒的熱力學模型,從中得到硝酸共沉淀參數,優化硝酸共沉淀工藝反應條件。其中一個十分重要的反應條件是p H 值,根據軟件中模擬的反應酸堿度參數,然后結合實際反應過程和反應效果,進行對比,確定最佳的反應p H 值,獲得金屬化合物沉淀。對沉淀產物進行分析發現,硝酸共沉淀工藝能夠制備符合釹鐵硼生產的原料質量要求,可用于二次生產,實現循環利用。

硫酸－沉淀－萃取復合工藝：釹鐵硼廢料中含有多種金屬元素,由于不同的金屬元素性質有差別,因此采用硫酸溶解的方式先去除其中的雜質,然后加入Na2SO4對廢料中的稀土元素進行沉淀,之后加入NaOH 進行轉化,在鹽酸環境中去除多余的堿,得到鐵的復合沉淀物,進行萃取分離。通過硫酸－沉淀－萃取復合工藝,釹鐵硼廢料中的釹、鈷、鏑被有效分離出來,得到金屬氧化物,得到的氧化物純度能夠滿足工業生產的大部分質量標準要求。

還原工藝：還原工藝又可以分為兩種,一種是在反應罐中直接還原,廢料金屬元素以活性態熔渣的形式重新形成合金,可回收釹鐵硼廢料中的鐵、鈷以及含有稀土氧化物的熔渣;另一種是在電場的作用下還原廢料,再利用萃取工藝分離和回收廢料,廢料中的稀土元素可實現97%以上的回收率。

真空熔融工藝：該工藝方法是在真空環境中對釹鐵硼廢料進行一次或兩次熔融,通過熔融過程促進釹鐵硼廢料中稀土元素再生。在實際生產中又分為廢料粉末真空熔融以及廢料合金真空熔融,有研究人員進行兩種形式的對比實驗,發現通過合金的真空熔融方式,釹鐵硼的回收率可達到90%,而粉末混合的真空熔融方式下釹鐵硼的回收率在60%左右,兩種方式下的再生的磁性材料磁性性能均滿足釹鐵硼生產質量需求。

4 釹鐵硼廢料分離和利用技術的發展展望

當前,釹鐵硼廢料的分離回收主要對象是以鐵元素和稀土元素為主,而廢料中的其他金屬元素分離技術還不成熟,分離效率較低?，F有的廢料分離技術僅僅針對有限的元素分離回收,經濟性較弱,還遠遠達不到綜合利用較高的程度。未來,針對釹鐵硼廢料多種金屬元素的分離回收技術研究有很大的發展空間,隨著多種元素回收技術的發展,釹鐵硼廢料的綜合利用效率也將得到提升。另一方面,想要實現更好的釹鐵硼廢料回收利用目標,必須加快構建產業鏈,通過形成上下游產業鏈來促進多環節資源和技術的整合,推動釹鐵硼廢料資源的高效利用。

5 結語

隨著新型產業的發展,市場上對于釹鐵硼材料的需求量正在不斷增長,對于從業企業和研究人員來說,加大技術研究的投入力度,結合實際的生產狀況,實現實驗理論和工業實踐緊密融合的模式,才能更好更快地推動釹鐵硼材料產業健康蓬勃發展。