[发明专利]一种从废旧钕铁硼材料中回收硼的工艺

说明书

本发明公开了一种从废旧钕铁硼材料中回收硼的工艺，属于稀土二次资源绿色回收技术领域。将物料破碎成粉，在低温氮气保护的条件下采用盐酸将金属有价元素和硼元素分离，随后将离心后的沉淀进行二次酸洗、水洗、醇洗及真空干燥得到最终产物硼粉。本发明提出首先从钕铁硼废料中回收硼元素，通过控制反应条件极大地减少了硼的损失，同时不影响后续金属有价元素的回收，可以实现废旧钕铁硼材料全元素的回收，有利于资源的可持续发展；除此之外，该方法还具有设备操作简单，原料成本低廉，产物无污染等优点。

技术领域

本专利涉及一种从废旧钕铁硼材料中回收硼的工艺，属于稀土二次资源绿色回收技术领域。

背景技术

钕铁硼由于具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优异的磁性能而被广泛应用于电子、通信及新能源领域。在钕铁硼的生产和加工过程中会不可避免地产生切削料或残次品，在钕铁硼的使用过程中也会产生大量的因氧化锈蚀而失效的废料。钕铁硼中含有接近99wt.％的金属有价元素以及约1wt.％的硼元素，极具回收价值。稀土元素及其他有价金属元素的回收价值不言而喻，但其中的硼也是一种用途广泛的化工原料，若能对废旧钕铁硼材料中的硼元素进行回收，则具有可观的经济效益和社会效益。

目前关于钕铁硼废料湿法回收的方法如酸溶沉淀法、盐酸优溶法、硫酸复盐沉淀法、萃取法等几乎是针对稀土或其他金属元素的回收，从废旧钕铁硼材料中回收硼元素至今无文献报道。由于没有将硼的回收考虑在内，在目前酸溶工艺的条件下，钕铁硼废料中未被氧化的硼会在高温、潮湿并且有氧的条件下生成极易溶于水的硼酸，最后得到的滤渣中大多是未被完全溶解钕铁硼相的而非硼。需要指出的是，硼元素对于土壤具有较强的破坏作用，如果不能回收或者妥善处理，而是随意排放到自然环境中，会对土壤造成不可修复的破坏。

针对上述问题本发明首次提出废旧钕铁硼材料中硼的回收工艺，使用合理的酸溶条件，有效防止硼在酸溶过程中被严重氧化的问题，最终实现废旧钕铁硼材料中硼元素的回收，最大化地提高了废旧钕铁硼材料的回收价值，减少了因元素流失而造成的环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废旧钕铁硼材料中回收硼的工艺，该方法能有效地从废旧钕铁硼合金中提取分离出硼元素，使钕铁硼废料得到充分的循环利用，同时该方法也具有以下优点：所涉及的设备器材及原料成本低廉，有大规模生产的前景；对含硼合金废料中硼元素的回收具有普适性；产物无污染，便于环境治理。

利用盐酸对钕铁硼进行酸溶时，合金和盐酸发生剧烈的反应释放出氢气以及大量的反应热，金属元素以离子状态存在于酸液中，而其中的硼在高温、水及氧气的条件下易形成溶于水的硼酸，发生方程式如下：

4B+3O₂+6H₂O→4H₃BO₃

从以上反应可知，通过对反应条件的精确控制和反应过程的系统优化可实现硼元素与金属元素的分离，再经过进一步的水洗和醇洗去除表面的氧化硼，最终可得到较纯的硼粉。因此本发明设计了从废旧钕铁硼材料中回收硼的工艺路线，包括以下步骤：

(1)将废旧钕铁硼材料破碎成粉料，取一定质量的磁粉倒入反应容器内并置于冰浴环境中，向容器内通入氮气，用于降低体系温度和排除容器内氧气，温度为5℃±5℃。

(2)将浓度为4mol/L～6mol/L、液固比为15～20的盐酸通过恒流泵以20～30ml/min的速度滴入反应容器内，在水平振荡器的作用下进行反应，直至溶液中不再有气泡产生。

(3)将步骤(2)中所得溶液离心，将离心后所得沉淀物倒入反应容器内并置于冰浴环境中，向容器内通入氮气。

(4)将浓度为6mol/L～8mol/L、液固比为10～15的盐酸通过恒流泵以20～30ml/min的速度滴入反应容器内，在水平振荡器的作用下进行二次酸洗，直至溶液中不再有气泡产生。