[发明专利]一种基于钕铁硼废料生产的稀土掺杂尖晶石型铁氧体磁粉及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废弃资源综合利用的技术领域，具体涉及一种基于钕铁硼废料生产的稀土掺杂尖晶石型铁氧体磁粉及制备方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料是1982 年发现的迄今为止磁性能最强的永磁材料，已广泛应用于计算机、医学器械、通讯器件、电子器件、磁力机械等领域。目前国内钕铁硼产业己达到每年十万吨级规模，且仍在不断增长。就化学构成来说，钕铁硼磁材中30%左右为稀土元素（其中90%以上是Nd），65～69%为Fe元素，另含1.1～1.2%的B元素；为了获得不同性能，磁材中常添加部分Pr、Dy、Tb、Gd等其他稀土元素以替代Nd，并用Co、Zn、Cu等过渡金属元素部分替代Fe。

从钕铁硼永磁材料的生产过程来看，其生产加工的每一环节都不可避免地会产生废料或废品，废料的产生比例达到30%以上；目前国内钕铁硼废料产生量已达到每年3万吨以上。钕铁硼废料，就其化学成分而言，与磁材成品是基本一致的。

钕铁硼废料中Nd、Dy、Pr、Gd等稀土元素含量丰富，因此，钕铁硼废料的资源化回收产业收技术在近几年发展迅速。目前，国内钕铁硼废料回收产业几乎都是以回收提取其中的稀土元素作为产业目标，主要的工艺方法是采用湿法冶金工艺，其基本技术方法是采用先浸出，然后再对浸出液加以萃取分离而得到各类稀土产品。就产业现状来看，各种湿法冶金回收稀土的工艺中，国内企业普通采用的是“氧化焙烧-盐酸优溶-萃取分离”方案。基于上述的湿法冶金工艺，在实现稀土元素提取的同时，钕铁硼废料体系中占绝大部分组份比例的Fe元素几乎完全会进入到各类工艺废渣（也包括废液形态的工业废弃物）之中。

按照目前的钕铁硼废料产生量计算，每年有超过2万吨的高品质Fe元素进入到各类工艺废渣，所形成的各类工艺废渣数量在4万吨/年以上。这些“二次工艺废弃物”，其组份构成以三价Fe元素为主，含有少量两价Fe，并包含原先钕铁硼废料体系中部分的Co、Zn、Cu等非稀土金属元素，同时夹带少量的稀土元素，组份情况较为复杂；由于缺乏有效的综合利用技术和产业支撑，长期被低值处理或白白废弃，远远未能体现应有的资源化价值。

在钕铁硼废料回收稀土元素之外的综合利用技术，尤其是围绕钕铁硼废料回收稀土后“二次工艺废弃物”以及钕铁硼废料体系中Fe元素的综合利用方面的技术报道较少。国内已公开的报道主要是采用共沉淀法将废料中Fe元素转化制备Mn-Zn铁氧体。钟晓林、宋宁等人报道了采用钕铁硼废料提取稀土元素后的废渣、碳酸锰、硫酸锌为原料，通过浸出、净化、共沉淀、煅烧而得到质量较高的锰锌铁氧体；共沉淀前的净化液配方为Fe₂O₃：MnO：ZnO=70.20：21.89：7.91（质量比）。根据其技术方案，在进行Fe元素资源利用的同时，添加大量的Mn、Zn元素并和Fe元素一起进行全浸，在浸出、净化、共沉淀环节需要使用大量的硫酸、硫化铵、氟化铵、石灰和沉淀剂碳酸氢铵，资源和能源的消耗很大，整体的经济价值不高。[参考文献：《用钕铁硼废料回收处理废渣制备Mn-Zn铁氧体微粉的研究》[J]，磁材材料及部件, 2007, 38(6), 57-60；《用钕铁硼废料提取稀土后的废渣制备Mn-Zn铁氧体微粉的研究》[J]，中国稀土学报, 2006, 24, 369-371；《钕铁硼二次废渣微波加热制备锰锌铁氧体》[J]，稀有金属, 2008, 32(4), 454-458]

发明内容

本发明的目的基于钕铁硼废料的综合利用生产一种稀土掺杂的尖晶石型铁氧体磁粉，并公开其制备方法。本发明的设计思路是以国内钕铁硼废料资源回收的技术和产业现状为基础，充分利用钕铁硼废料回收稀土过程中被二次废弃的元素组份和配分基础，依据尖晶石型铁氧体的构型特征和分子设计理论，按照“多利用、少添加”的简便化工艺方案，设计制造一种稀土掺杂的尖晶石型铁氧体磁粉。

为了更加清楚的表述本发明的技术方案，先阐述钕铁硼废料回收稀土元素的浸出工艺，对由此产生的二次工艺废弃物情况加以说明。