Способ переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов


 


Владельцы патента RU 2469116:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (RU)

Изобретение относится к способу переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов Nd-Fe-B. Способ включает окисление шлифотходов при температуре 550-650°С в атмосфере воздуха для разрушения кристаллической решетки Nd2Fe14B с образованием Fе2О3, Nd2O3, Fe2B и удаления влаги и масла. Затем ведут получение безводных фторидов РЗМ и металлотермическое их восстановление для изготовления постоянных магнитов. При этом после окисления из окисленных шлифотходов проводят выщелачивание РЗМ азотной кислотой с концентрацией 1-2 моль/л при температуре 20-80°С. Полученные нитратные растворы, содержащие РЗМ и примесные элементы, обрабатывают раствором муравьиной кислоты с выделением формиатов РЗМ в виде осадка, очищенного от примесных элементов, которые включают железо, алюминий, никель, кобальт, медь и другие переходные металлы. Техническим результатом является регенерация РЗМ (Nd, Pr, Dy, Tb) из отходов магнитного производства и получение РЗМ-содержащего сырья для повторного использования в производстве редкоземельных постоянных магнитов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения сплавов редкоземельных и переходных металлов с легирующими добавками из отходов магнитного производства, образующихся при шлифовании магнитов (шлифотходов) и загрязненных в основном смазывающе-охлаждающей жидкостью (СОЖ), собственными оксидами, материалами шлифинструмента (SiC, Al2O3) с целью повторного использования для изготовления магнитов на основе РЗМ-Fe-B. Основным РЗМ при получении магнитов этого типа является неодим Nd, а легирующими РЗМ, повышающими основные магнитные характеристики магнитов, - празеодим Pr, диспрозий Dy, тербий Tb.

Уровень техники.

Производство постоянных магнитов на основе РЗМ-Fe-B предполагает получение на первой стадии сплавов РЗМ-Fe-B-легирующие добавки. В дальнейшем сплавы измельчают до размеров домена (3-5 мкм), порошки прессуют в магнитном поле, прессовки спекают в вакуумной печи, спеченные заготовки шлифуют в размер шлифинструментом из корунда, эльбора, алмаза и намагничивают. Для предотвращения перегрева и окисления заготовок шлифование проводят с применением СОЖ, в качестве которой используют эмульсии различных масел с водой. Шлифпорошок собирают на магнитных сепараторах шлифовальных станков и направляют на хранение. Шлифотходы по химическому составу близки к составам постоянных магнитов и содержат: 22-26% мас. РЗМ, 50-55% мас. Fe и легирующих металлов (Со, Ti, Al), 10-30% мас. влаги, до 5% мас. кислорода, до 5-7% мас. углерода (в виде масел), меньшее количество других примесей: SiC, Al2O3 и т.д. При хранении шлифотходы окисляются, и содержание кислорода возрастает до 10-15% мас.

Количество образующихся шлифотходов составляет 15-40% мас. от массы магнитов и зависит от многих факторов, и поэтому их переработка с целью повторного использования дорогостоящих неодима и легирующих дорогостоящих добавок (Dy, Tb) является актуальной задачей как с экономической, так и экологической сторон. Известен ряд способов переработки отходов магнитного производства, представленный ниже.

В частности, предложен хлоридный метод извлечения неодима из скрапа [1], основанный на растворении скрапа Nd-Fe в соляной кислоте с последующей фильтрацией. Из фильтрата добавлением HF осаждают фторид неодима.

Известен способ извлечения неодима из шлифовальной стружки, содержащей железо [2], основанный на растворении металлического железа и неодима в уксусной кислоте с образованием ацетатов: [Fe3(СН3СОО)6](СН3СОО)6 и Nd(СН3СОО)3. Неодим выделяют из полученного раствора осаждением в виде фторида. Оксид железа (III) в уксусной кислоте не растворяется, поэтому его отфильтровывают на стадии получения ацетатов неодима и железа.

В работе [3] предложен метод выделения РЗМ из шлифотходов производства постоянных магнитов, основанный на получении из шлифотходов карбидов РЗМ и железа с выщелачиванием их серной кислотой с получением сульфата неодима, дальнейшим переосаждением сульфата неодима и его растворением, осаждением оксалатов неодима, их прокалкой до оксида неодима и фторированием.

Существует также сульфатный способ выделения неодима из шлифотходов производства магнитов Nd-Fe-B [4]. Для выделения неодима шлифотходы растворяют в серной кислоте. Отношение массы H2SO4 к массе отходов 2:1 является достаточным для полного растворения как РЗМ, так и железа и предотвращения окисления Fe до Fe3+. Неодим из раствора осаждают водным раствором аммиака в виде хорошо фильтруемых двойных сульфатов - Nd2(NH4)2(SO4)4·8H2O или (NH4)Nd(SO4)2·4H2O. При этом железо остается в растворе. Полученный осадок сульфата неодима переводят во фторид путем обработки его раствором HF. Конверсия протекает наиболее полно при соотношения HF:двойная соль=1:1. Количество используемой воды должно в 10-20 раз превышать количество соли, причем осадок фторида NdF3 легко фильтруется, если в соль добавлять воду, содержащую HF. Осадок фторидов РЗМ имеет следующий химический состав: 23,82% Nd, 0,353% Fe, 4,7% SO42-, 0,4% NH4+. Общая степень извлечения РЗМ по данному методу составляет около 80%.

Маточные растворы, насыщенные сульфатами железа и других примесей, обрабатывают 30% раствором H2O2 для осаждения железа в виде ярозита состава (NH4)Fe3(SO4)2(ОН)6. Температура осаждения 90°С, время осаждения - 6 часов. Практически полное осаждение Fe происходит после 3 часов обработки. Извлечение Fe в ярозит составляет не менее 90%.

Недостатками способа являются: неселективное извлечение неодима, что приводит к большому расходу реагентов, идущих на растворение не только неодима, но и железа, применение дорогостоящей H2O2 для осаждения железа в виде ярозита из сернокислого водного раствора, а отсюда и большое количество кислых жидких отходов, требующих дальнейшей нейтрализации. Кроме того, накапливающиеся отходы, хранившиеся несколько лет, окисляются, и железо (III) по данной схеме будет следовать вместе с неодимом.

Наиболее близким по технической сущности является безводный фторидный метод переработки отходов магнитного производства [5]. Способ включает в себя операции сушки шлифотходов, окисления при 550-650°С, магнитной сепарации смеси оксидов и последующего фторирования элементным фтором при температурах 200-300°С. Полученную смесь фторидов металлотермически восстанавливают внепечным способом с получением лигатур РЗМ-Fe и магнитных сплавов на основе NdFeB.

Сушку шлифотходов проводят в вакууме при остаточном давлении около 1 мм рт.ст. до остаточной влажности не более 0,5%. В процессе вакуумной сушки шлифотходов при температуре 70-90°С происходит удаление только влаги, а масло в этих условиях не испаряется. Уменьшение концентрации влаги в шлифотходах приводит к снижению температуры последующего окисления шлифотходов. Окисление высушенных отходов проводят внепечным способом путем местного инициирования реакции с помощью электрозапала в проточном воздухе. При этом происходит разогрев всей частично окисленной массы до температуры 550-650°С. В процессе реакции, которая продолжается в течение 150-240 секунд, происходит возгонка и окисление масел до оксидов углерода и воды. Немагнитную составляющую шлифотходов - частицы шлифинструмента, такие как корунд (оксид алюминия), эльбор, органическая связка, - частично удаляют из отходов с помощью магнитной сепарации. Полученную магнитную фракцию смеси оксидов направляют на фторирование элементным фтором при температуре 200-300°С. При этом обеспечивается превращение оксидов во фториды не менее чем на 95%. В процессе фторирования происходит тонкая очистка смеси оксидов от углерода, бора и кремния за счет образования летучих фторуглеродов, трифторида бора и тетрафторида кремния. Полученную смесь фторидов металлотермически восстанавливают внепечным способом с получением лигатур РЗМ-Fe(Co) или магнитных сплавов на основе Nd-Fe-B.

Недостатки метода: использование элементного фтора, а следовательно, специальные требования к оборудованию переработки отходов магнитного производства, высокая адиабатическая температура процесса металлотермического восстановления смеси фторидов - 3000°С и более - приводит к выбросу продуктов реакции из тигля и снижению выхода сплавов или лигатур в слиток, и для ее уменьшения в полученную смесь фторидов добавляют фториды неодима и кальция, порошок металлического железа, ферробор и легирующие компоненты.

Задача изобретения - регенерация РЗМ (Nd, Dy, Tb и др.) из шлифотходов производства магнитов на основе NdFeB с целью получения РЗМ-содержащего сырья для повторного использования в производстве редкоземельных постоянных магнитов.

Сущность изобретения.

Поставленная задача достигается тем, что способ переработки шлифотходов производства постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B, содержащих легирующие добавки Dy, Tb, а также сопутствующий неодиму празеодим Pr, включает следующие стадии:

- окисление отходов;

- выщелачивание неодима и других РЗМ из окисленных шлифотходов азотной кислотой;

- отделение труднорастворимых Fe2O3, оксидов легирующих компонентов из переходных металлов (Ti, Co, Zr, Hf), SiC, Al2O3 фильтрованием;

- осаждение из нитратных растворов труднорастворимых формиатов неодима и других РЗМ;

- промывка осадка раствором муравьиной кислоты для удаления остаточных количеств растворенных формиатов железа, алюминия, кобальта, титана и других;

- прокалка формиатов неодима и других РЗМ до оксидов при температуре 700-800°С на воздухе, фторирование оксидов РЗМ и дальнейшее металлотермическое восстановление с получением лигатур РЗМ-Fe или сплавов на основе NdFeB, a также изготовление постоянных магнитов по известным методам.

Так как содержание Nd по отношению к суммарному содержанию всех РЗМ обычно превышает 80%, а свойства основных легирующих РЗМ (Dy, Tb, Pr) близки к свойствам Nd, в дальнейшем под Nd понимается содержание всех РЗМ.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Окисление шлифотходов проводят на воздухе при температуре 550-650°С [5]. Процесс окисления необходим для разрушения кристаллической решетки, удаления масла. В результате окисления образуются такие соединения: Nd2O3 (РЗМ2О3), Fe2O3 и Fe2B. При этом добиваются максимального перевода железа в труднорастворимую форму оксида Fe2O3, которая при выщелачивании азотной кислотой остается в нерастворимом остатке, а также Fe (III), в отличие от Fe (II), - удобная форма в дальнейших стадиях процесса переработки.

Оксиды неодима (РЗМ) из окисленных шлифотходов выщелачивают разбавленным раствором азотной кислоты с концентрацией 2-3 моль/л и избытком до 30% при температуре 30-40°С. В этих условиях степень извлечения редкоземельных металлов составляет 94-96%. В раствор переходит частично и железо из ферробора (Fe в ферроборе составляет 16% от его общего количества), тогда как практически все железо, находящееся в шлифотходах в виде оксида железа (III), остается в осадке и может быть повторно использовано для получения магнитных сплавов:

Nd[РЗМ]2O3+6HNO3=2Nd[РЗМ](NO3)3+3H2O,

3Fe2B+16HNO3=6Fe(NO3)3+8H2O+4NO↑+3В↓.

Неодим из азотнокислого раствора осаждают муравьиной кислотой в виде труднорастворимого формиата неодима Nd(HCOO)3, в то время как образующийся формиат железа Fe(НСОО)3 является растворимым соединением и остается в растворе. Полученный осадок промывают раствором муравьиной кислоты для удаления остатков Fe(НСОО)3:

Nd[РЗМ](NO3)3+3НСООН=Nd[РЗМ](HCOO)3↓+3HNO3,

Fe(NO3)3+3НСООН=Fe(НСОО)3+3HNO3.

Формиат неодима прокаливают до Nd2O3 при температурах 700-750°С на воздухе до оксида неодима Nd2O3 или подвергают гидрофторированию с получением трифторида неодима NdF3·nH2O, который сушат и прокаливают при температуре 400-450°С с получением безводного NdF3. Гидрофторирование можно осуществить и безводным HF при температуре 300-400°С с получением NdF3. Дальнейшее получение магнитных сплавов на основе Nd-Fe-B или лигатур типа РЗМ-Fe(Co) осуществляют путем внепечного кальциетермического восстановления по известному методу [5].

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Влияние концентрации азотной кислоты на степень растворения компонентов окисленных шлифотходов при температуре 25°С.

Растворяли индивидуально основные компоненты окисленных шлифотходов - Fe, Fe3O4, Fe2O3, Fe2B, и сами окисленные шлифотходы - в 100 мл азотной кислоты с различной концентрацией (0,5-5 моль/л). Такой объем кислоты в каждом случае был взят для сохранения кислотности раствора до и после эксперимента. Процесс проводили при температуре 25°С в течение 1 часа. Масса навески в каждом эксперименте составляла 1 г. После выщелачивания растворы фильтровали на бумажном фильтре (синяя лента), осадок промывали раствором 0,1 моль/л HNO3 и объединенный фильтрат анализировали на содержание Fe и Nd.

Результаты экспериментов по растворимости Fe2O3, Fe2B, окисленных шлифотходов в растворах HNO3 различных концентраций представлены в таблице 1.

Таблица 1
Степень растворения компонентов окисленных шлифотходов в растворах азотной кислоты различных концентраций при 25°С, % мас.
Компонент Концентрация кислоты, моль/л
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
неодим 70,2 85,1 91,2 94,1 94,2 95,5 95,6 95,6
α-Fe 79,5 82 85,4 86,1 91,0 93,0 93,0 93,0
α-Fe3O4 83,3 83,0 89,6 90,2 93,1 95,7 95,6 94,2
α-Fe2O3 0,15 0,20 0,24 0,28 0,31 0,35 0,37 0,4
Fe2B 70,0 73,0 77,5 81,7 82,6 83,4 85,6 86,7
ΣFe 11,2 12,4 12,9 13,9 14,1 14,2 15,0 16,7

Результаты экспериментов показывают, что степени растворения металлического железа и оксида Fe3O4 в азотной кислоте достаточно высоки.

При растворении оксида железа (III) при температуре 25°С степень растворения железа незначительна во всем диапазоне исследованных концентраций и по мере возрастания концентрации азотной кислоты от 0,5 до 5 моль/л увеличивается незначительно. При концентрации HNO3 1 моль/л степень растворения Fe2O3 составляет 0,2%, а при концентрации 5 моль/л - 0,4%.

При растворении ферробора степень растворения железа изменяется в зависимости от концентрации HNO3 незначительно. Увеличение концентрации HNO3 в растворе до 1 моль/л приводит к резкому повышению степени растворения железа до 73%. При дальнейшем увеличении концентрации кислоты до 5 моль/л степень растворения железа возрастает до 87%.

При растворении окисленных шлифотходов в азотной кислоте с концентрацией 1 моль/л степень растворения неодима составляет 85%, а железа - 12,4%. При дальнейшем увеличении концентрации HNO3 до 3 моль/л степень растворения неодима плавно возрастает от 85% до 95%, а железа - незначительно - до 14,2% при 25°С.

Поставщиком железа в раствор является ферробор, растворимость которого по данным таблицы 1 высока в исследуемом интервале концентраций азотной кислоты и изменяется от 73% до 86,7%.

Пример 2. Влияние концентрации азотной кислоты на степень растворения компонентов окисленных шлифотходов при температуре 80°С.

В этой серии экспериментов исследовали процесс растворения индивидуальных основных компонентов окисленных шлифотходов - Fe, Fe3O4, Fe2O3 Fe2B - и самих окисленных шлифотходов в азотной кислоте с различной концентрацией (0,5-5 моль /л) одинакового объема 100 мл аналогично примеру 1. Процесс проводили при температуре 80°С в течение 1 часа. Масса навески составляла порядка 1 г. После выщелачивания растворы фильтровали на бумажном фильтре (синяя лента), осадок промывали раствором 0,1 моль/л HNO3 и объединенный фильтрат анализировали на содержание Fe и Nd.

Результаты экспериментов по растворению Fe, Fe3O4, Fe2O3 Fe2B, окисленных шлифотходов в растворах HNO3 различных концентраций представлены в таблице 2.

Таблица 2
Степень растворения компонентов окисленных шлифотходов в растворах азотной кислоты различных концентраций при 80°С, % мас.
Компонент Концентрация кислоты, моль/л
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
неодим 78,5 88,0 91,5 97,1 97,9 99,0 99,0 99,0
α-Fe 80,4 83,8 86,4 87,2 92,6 94,0 95,4 96,0
α-Fe3O4 84,3 84,6 90,2 92,0 94,5 96,4 96,6 95,8
α-Fe2O3 0,55 0,65 0,70 1,50 1,75 2,7 4,8 6,9
Fe2B 71,6 78,5 82,4 85,1 86,2 88,2 90,5 91,8
ΣFe 40,6 52,0 55,8 58,0 59,0 62,0 68,6 71,4

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что увеличение температуры процесса растворения оксида железа (III) Fe2O3 до 80°С приводит к повышению степени растворения железа неодинаково. В области низких концентраций HNO3 0,5-2 моль/л степень растворения железа низка и составляет 0,3 и 0,7% соответственно. При дальнейшем увеличении концентрации HNO3 до 5 моль/л степень растворения железа увеличивается до 7%.

Увеличение температуры процесса растворения ферробора до 80°С не изменяет характер зависимости степени растворения железа, но суммарная степень растворения железа существенно повышается. При концентрации HNO3 1 моль/л она составляет 77%, а при 5 моль/л - 86%.

При повышении температуры процесса растворения окисленных шлифотходов до 80°С степень растворения неодима достигает 96% уже при концентрации HNO3 2 моль/л, а степень растворения железа повышается до 14,4% при концентрации HNO3 1 моль/л и до 15-16% при 5 моль/л.

Вывод: Таким образом, концентрация HNO3 в растворе 2-3 моль/л и температура 25-35°С являются оптимальными при растворении шлифотходов, т.к. при этих условиях растворимость оксида железа (III) еще мала (<1%), а для неодима она составляет не менее 95-96% при температуре 25°С.

Пример 3. Влияние температуры и рН раствора на скорость и полноту осаждения Nd(HCOO)3.

Процесс осаждения формиата неодима из азотнокислых растворов можно выразить следующими стехиометрическими уравнениями:

Nd[РЗМ](NO3)3+3НСООН - Nd[РЗМ](НСОО)3↓+3HNO3,

2HNO3+2НСООН=NO↑+NO2↑+2CO2↑+3H2O.

Осаждение проводили при 60-90°С. Объем каждого из образцов исходного нитратного раствора составлял 55 мл, концентрация Nd[РЗМ](NO3)3 76 г/л, остаточная концентрация азотной кислоты в растворе - 1,3-1,5 моль/л. К нитратным растворам добавляли муравьиную кислоту марки «ч.д.а.» с избытком 75%, 85% и 100%.

В исследуемом диапазоне температур при 60-80°С процесс осаждения отсутствовал, так как сами кислоты азотная и муравьиная еще не начинают взаимодействовать друг с другом.

В интервале 85-90°С окислительно-восстановительная реакция между кислотами протекает бурно, и при избытке 70-100% муравьиной кислоты тепловой эффект окислительно-восстановительной реакции инициирует переход нитрата неодима в формиат.

При меньшем количестве муравьиной кислоты процесс образования Nd(HCOO)3 не протекает - неодим остается в растворе в нитратной форме Nd(NO3)3.

При исследовании зависимости степени извлечения неодима в формиат из раствора от избытка муравьиной кислоты были получены следующие результаты:

- при избытке муравьиной кислоты 70% степень извлечения неодима в формиат составила 72% мас.;

- при избытке муравьиной кислоты 85% степень извлечения неодима в формиат составила 85% мас.;

- при избытке муравьиной кислоты 100% степень извлечения неодима в формиат составила 96% мас.

При дальнейшем увеличении избытка муравьиной кислоты степень извлечения неодима из раствора в виде труднорастворимой соли формиата неодима осталась 96%.

Поэтому наиболее оптимальным для извлечения неодима в виде муравьинокислой соли является 100%-ный избыток НСООН.

Для изучения влияния кислотности раствора на осаждение Nd(HCOO)3 из нитратных растворов выщелачивания шлака процесс проводили при рН раствора от 1 до 5. Образование осадка муравьинокислого неодима при рН 1-2 происходит быстро. Осадок хорошо фильтруемый. При рН 3-5 происходит совместное осаждение неодима и железа. Железо выпадает в осадок в виде гидроксида за счет гидролиза формиата железа Fe(НСОО)3:

Fe(НСОО)3+H2O↔Fe(ОН)(НСОО)3+НСООН,

Fe(OH)(HCOO)2+H2O↔Fe(OH)2(HCOO)+НСООН,

Fe(OH)2(HCOO)+H2O=Fe(ОН)3↓+НСООН.

Такая же картина наблюдается при использовании в качестве осадителя формиата аммония NH4HCOO. Осадок рыжего цвета.

Пример 4. Исследование процесса гидрофторирования формиата неодима с получением фторида неодима.

Масса исходных навесок формиата неодима составляла по 3 г. Объем плавиковой кислоты концентрации 2,55% брали из расчета 10%, 30% и 50% избытка. Процесс проводили при непрерывном перемешивании в течение 1 часа при температуре около 80°С. Данные условия выбраны после исследования кинетики процесса гидрофторирования соединений неодима в зависимости от температуры. Непрерывное перемешивание необходимо для наиболее полного превращения формиата неодима во фторид, т.к. начальная и конечная системы гетерофазны, формиат и фторид неодима являются труднорастворирыми соединениями. Плавиковая кислота является более сильной, чем муравьиная, поэтому происходит замена формиат-иона на фторид-ион в осадке. Реакция приведена ниже:

Nd[РЗМ](HCOO)3↓+3HF=Nd[РЗМ]F3↓+3НСООН.

Сушку осадка фторида неодима Nd[РЗМ]F3 проводили при 110°С. Массы образцов составили 2,21 г, 2,19 г и 2,18 г соответственно по мере увеличения избытка плавиковой кислоты. Образцы подвергли ренттено-флуоресцентному анализу. Результаты экспериментов следующие:

- при избытке плавиковой кислоты 10% степень фторирования Nd[РЗМ](HCOO)3 составила 96%;

- при избытке плавиковой кислоты 30% степень фторирования Nd[РЗМ](HCOO)3 составила 98,5%;

- при избытке плавиковой кислоты 50% степень фторирования

Nd[РЗМ](HCOO)3 составила 99,9%.

Исходя из полученных данных переосаждение фторида неодима из формиата неодима рекомендуется проводить при 30-50%-ном избытке фтороводородной кислоты.

Выход неодима из нитратных растворов примера 3 во фторид составил 96%.

Пример 5. Прокаливание формиата неодима с получением оксида неодима.

Сушку осадка формиата неодима Nd[РЗМ](HCOO)3 проводили при 90-110°С. Масса осадка составила 3,41 г. Прокаливание осадка проводили при 800°С в токе воздухе. В случае отсутствия протока воздуха над окисляемым материалом температура в слое прокаливаемого формиата неодима снижается, что приводит к неполному удалению углерода из системы. Температура процесса выбрана исходя из дериватограммы разложения формиата неодима до оксида. Стехиометрическая реакция следующая:

2Nd[РЗМ](HCOO)3→Nd[РЗМ]2O3+3С+3CO2↑+3Н2О.

Масса полученного оксида неодима составила 1,95 г. Выход неодима составил из нитратных растворов примера 3 в оксид составил 96%.

Вывод: Полученные по примерам 4 и 5 фторид или оксид неодима можно использовать как основные компоненты получения магнитных сплавов Nd-Fe-B и лигатур Nd-Fe при кальциетермическом восстановлении [7].

Пример 6. Получение магнитного сплава из фторида неодима.

Для получения сплава 30Nd-1B-69Fe (мас.%) по [7] 1340 г трифторида неодима (неодима - 960 г), 2228 г трифторида железа (железа - 1104 г), 32 г бора и 1104 г порошка железа смешивают с 1733 г кальциевой стружки, помещают в тигель и герметичный реактор. Избыток кальция 10% от стехиометрии. Трифторид неодима получают из шлифотходов по примерам 1-4, трифторид железа - фторированием оксидов железа газообразным фтором.

Трифторид неодима имеет следующий гранулометрический состав: фракция (+2,0 мм) 24%, фракция (-2,0)-(+0,08) мм 44% и фракция (-0,08) мм 32%. Восстановление проводят при местном инициировании реакции электрической спиралью. Химический анализ сплава показывает содержание неодима - 28%, бора - 1,03%, железо - остальное. Выход в слиток составил 98%, масса слитка 3135 г.

Пример 7. Получение магнитного сплава из оксида неодима.

Для получения сплава 30Nd-1B-69Fe (мас.%) по [8] 1120 г оксида неодима (неодима - 960 г), 2228 г трифторида железа (железа - 1104 г), 32 г бора и 1104 г порошка железа смешивают с 1890 г кальциевой стружки, помещают в тигель и герметичный реактор. Избыток кальция 20% от стехиометрии. Оксид неодима получают из шлифотходов по примерам 1-5, трифторид железа - фторированием оксидов железа газообразным фтором.

Оксид неодима имеет следующий гранулометрический состав: фракция (+2,0 мм) 34%, фракция (-2,0)-(+0,08) мм 36% и фракция (-0,08) мм 30%. Восстановление проводят при местном инициировании реакции электрической спиралью. Химический анализ сплава показывает содержание неодима - 27,8%, бора - 1,0%, железо - остальное. Выход в слиток составил 96%, масса слитка 3072 г.

Источники информации

1. Recovery of neodymium from scrap. Matsumoto, Yasuhide, Takahashi, Ichita (Scowa Denko K.K.) Jpn. KokaiTokkyoKoho JP 01 21,022 (C1. C22B 59/00), 24 Jan. 1989, Appl. 87/174,785, 15 Jul 1987; 3 pp.

2. Патент США №5362459. Восстановление неодима из железосодержащей шлифовальной стружки. - 1994.

3. М.М.Верклов, B.C.Иванов, В.П.Маширев и др. Разработка технологии переработки отходов производства постоянных магнитов на основе сплава Nd-Fe-B / XVI конференция, Суздаль.

4. J.W.Liman, G.R.Palmer Neodimium and Iron Recovery from Nd-Fe-B Permanent Magnet Scrap // U.S.Department of the Interior Bureau of Mines // Salt Lake City Research Center: Utah. 1988 - 15 p.

5. Патент РФ №2111833. Способ переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов. - 1998.

6. Патент США №6383400. Method For Reducing Nitrate And/or Nitric Acid Concentration In An Aqueous Solution. - 2002.

7. Патент РФ №2031464. Способ получения магнитных сплавов на основе редкоземельных и переходных металлов. - 1995.

8. Патент РФ №2060290. Способ получения магнитных сплавов. - 1996.

1. Способ переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов Nd-Fe-B, включающий окисление шлифотходов при температуре 550-650°С в атмосфере воздуха для разрушения кристаллической решетки Nd2Fe14B с образованием Fе2O3, Nd2O3, Fе2B и удаления влаги и масла, получение безводных фторидов РЗМ и металлотермическое их восстановление для изготовления постоянных магнитов, отличающийся тем, что после окисления шлифотходов проводят выщелачивание РЗМ из окисленных шлифотходов азотной кислотой с концентрацией 1-2 моль/л при температуре 20-80°С, и полученные нитратные растворы, содержащие РЗМ и примесные элементы, обрабатывают раствором муравьиной кислоты с выделением формиатов РЗМ в виде осадка, очищенного от примесных элементов, которые включают железо, алюминий, никель, кобальт, медь и другие переходные металлы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение безводных фторидов РЗМ осуществляют путем окисления формиатов РЗМ и твердофазного гидрофторирования при температуре 100°С с последующей сушкой и прокалкой с удалением влаги.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии, а именно способам извлечения кадмия из вторичного сырья, и может быть использовано при переработке отрицательных ламелей никель-кадмиевых аккумуляторов.

Изобретение относится к области электрохимических методов получения медных порошков и может найти применение в производстве катализаторов, порошковой металлургии, антифрикционных смазках, гальванопластике, процессах очистки стоков от ионов меди.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и, в частности к способу извлечения металлов из хвостов обогащения. .
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и, в частности, к способу извлечения металлов из хвостов обогащения. .

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и, в частности, к способу извлечения металлов из хвостов обогащения. .

Изобретение относится к электролитическому способу получения металлического свинца из десульфированной свинцовой пасты, формирующей активную часть свинцового аккумулятора.
Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов, в частности к способу электрохимического извлечения серебра из серебросодержащих токопроводящих отходов, и может быть использовано при переработке различных видов полиметаллического сырья (лом радиоэлектронной и вычислительной техники, отходы электронной, электрохимической и ювелирной промышленности, концентраты технологических переделов).
Изобретение относится к переработке цинк-железосодержащих пылей и шламов металлургического производства, и может быть использовано в черной и цветной металлургии для получения цинка.

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к подготовке марганцевого сырья для плавки, и может быть использовано для очистки сырья от фосфора.
Изобретение относится к металлургической и строительной отраслям промышленности и может быть использовано при переработке распадающегося металлургического шлака, а именно для извлечения из него металлической составляющей, препятствующей его использованию в качестве сырьевого компонента при производстве строительных материалов.
Изобретение относится к способам выделения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты, получаемой в дигидратном процессе переработки апатитового концентрата, и может быть использовано в химической и сопутствующих отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу получения чистого гольмия или его оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации. .

Изобретение относится к способу получения чистого лантана или его оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации. .

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов.
Изобретение относится к технологии комплексной переработки фосфогипса, получаемого в сернокислотном производстве минеральных удобрений из апатитового концентрата, и может быть использовано для производства концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), а также гипсовых строительных материалов и цемента.
Изобретение относится к способу переработки фосфогипса с извлечением редкоземельных элементов и фосфора. .

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов.

Изобретение относится к способу получения чистого церия или его оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции. .
Изобретение относится к способам гидрометаллургической переработки минерального сырья, а именно к способам глубокой переработки промышленных отходов, и в частности к комплексной переработке фосфогипса.
Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки промышленных отходов выщелачиванием и, в частности, к способу извлечения скандия из пироксенитового сырья.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу получения губчатого титана. .
Наверх