燒結(jié)釹鐵硼永磁體機(jī)械加工后所產(chǎn)生粉削 再生利用處理方法
從 NdFeB 轉(zhuǎn)化到工業(yè)生產(chǎn)以來(lái),世界燒結(jié)NdFeB 產(chǎn)量與日俱增,我國(guó)燒結(jié) NdFeB 磁體的發(fā)展更是突 飛猛進(jìn),每年約以 30%-50%的速度增長(zhǎng),但是,伴隨 著我國(guó)燒結(jié) NdFeB 如此快速的發(fā)展,生產(chǎn)燒結(jié) NdFeB 所使用的原材料-稀土的利用量也以驚人的速度在 增加,雖然我國(guó)稀土資源工業(yè)儲(chǔ)量占世界總量的 80%左右,是名副其實(shí)的稀土資源大國(guó),但是如果不 考慮原材料的再生利用,仍將很快面臨資源匱乏的 嚴(yán)峻事實(shí)。 為此,我國(guó)稀土和稀土永磁行業(yè)的研究人員在 近年來(lái)對(duì) NdFeB 的次廢品再生利用都有了足夠的重視,并開(kāi)發(fā)出一些 NdFeB 次廢品再生利用的方法, 為資源的合理利用做出了貢獻(xiàn)。
1 目前常用的再生利用方法及存在的 問(wèn)題
在這些需設(shè)法再生利用的釹鐵硼次廢品中,燒 結(jié) NdFeB 磁體經(jīng)機(jī)械加工(包括磨削、切削、打孔鉆 削、線切割、倒角拋光等加工)后的粉削占到了一半以 上的比例。 燒結(jié) NdFeB 磁體經(jīng)機(jī)械加工后形成的 NdFeB 粉削往往與機(jī)械加工過(guò)程中使用的冷卻液 (含水、油脂)以及機(jī)械加工過(guò)程中脫落的砂輪、刀具、鉆具、磨料等顆?;旌显谝黄?/span>。 目前對(duì)粉削再生利用 的處理方法是采用化學(xué)方法對(duì)粉削中的稀土成份進(jìn) 行提純回收并進(jìn)行再利用,其具體處理方法為:[1]
(1)將機(jī)械加工后形成的 NdFeB 粉削和加工過(guò) 程中附帶來(lái)的其他各種雜物混雜在一起一并集中回 收。
(2)根據(jù)“稀土串級(jí)萃取理論”及“稀土濕法冶金 工藝?yán)碚?/span>”對(duì)這些混合物進(jìn)行酸溶、沉淀、分解,使其 中的 NdFeB 粉削轉(zhuǎn)化為稀土氯化物。
(3)然后進(jìn)行氯化物的去雜過(guò)濾,轉(zhuǎn)化為混合稀 土氧化物。
(4)再經(jīng)提純加工成為稀土金屬合金,由燒結(jié) NdFeB 生產(chǎn)廠家再次作為原材料重新使用。 上述再生利用處理方法存在以下幾方面的不 足: (1)這種處理方法工藝較復(fù)雜,所需的設(shè)備設(shè) 施和原輔料價(jià)值較高,因此再生為原材料后和燒結(jié) NdFeB 生產(chǎn)廠家新購(gòu)的非再生的原材料價(jià)格相比只 略低 5-8 元/公斤,投入大、成本高,同時(shí)燒結(jié) NdFeB 生產(chǎn)廠家絕大多數(shù)不具備這樣的專業(yè)工藝人員和設(shè) 備設(shè)施,往往出售給稀土提煉廠家來(lái)回收,不能實(shí)現(xiàn) 就地消化,再生利用周期較長(zhǎng)。 (2) 由于 NdFeB 粉削中稀土含量約為 30%,而 鐵含量約為 68%,因此稀土提煉廠家在萃取前必須 經(jīng)環(huán)烷酸處理,去除 Fe 之后才經(jīng)串級(jí)萃取得到稀土 化合物(Nd-R、Pr-R、Dy-R 等)。 這種主要使用化學(xué)方 法的提純過(guò)程, 又產(chǎn)生了含大量酸根和氯根的廢水 廢液以及焙燒廢氣和其他廢渣,雖經(jīng)一些處理,但仍 對(duì)環(huán)境有較嚴(yán)重的污染,新生了“三廢”排放問(wèn)題。
2 本文所述再生利用方法介紹
為了解決現(xiàn)有化學(xué)方法的粉削再生利用處理方 法存在的上述問(wèn)題,本文提供一種新的燒結(jié)釹鐵硼 永磁體機(jī)械加工后所產(chǎn)生粉削再生利用的處理方 法。 本方法的技術(shù)方案為:將機(jī)械加工后形成的NdFeB 粉削和加工過(guò)程中附帶來(lái)的其他各種雜物混雜在一 起一并集中回收,首先采用磁選的辦法除去其中的 雜質(zhì),將含有水份、油份的 NdFeB 粉削從中分選出來(lái);再對(duì)分選出的含有水份、油份的 NdFeB 粉削在 真空干燥箱內(nèi)烘烤,得到完全干燥的 NdFeB 粉末; 按照平常工藝制備生產(chǎn)“標(biāo)稱內(nèi)稟矯頑力與最大磁能 積之和≤420”的系列燒結(jié) NdFeB 永磁體的 NdFeB 粗粉料,再將所述粗粉料制成細(xì)粉料,在制所述細(xì)粉 料時(shí),氧給入量從平常工藝制取細(xì)粉料時(shí)的 90ppm- 120ppm 降低為 20ppm-50ppm,將得到的完全干燥 的 NdFeB 粉末以 3%-8%的比例加入到所述細(xì)粉料 中并混合均勻,之后按照平常的工藝流程進(jìn)行后續(xù) 的成型、燒結(jié)、回火,得到“標(biāo)稱內(nèi)稟矯頑力與最大磁 能積之和≤420”的系列燒結(jié) NdFeB 永磁體。 為防止 NdFeB 粉削在干燥、受熱后發(fā)生繼續(xù)氧 化行為,而進(jìn)一步提高再生 NdFeB 粉末的質(zhì)量,在真 空干燥箱內(nèi)烘烤時(shí)真空度不低于 1Pa。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出 干燥 NdFeB 粉削的適宜溫度為:首先在 30℃-35℃ 保溫,使 NdFeB 粉削烘至半干狀態(tài),再在 60℃-65℃ 的條件下烘烤至完全干燥。 分成兩個(gè)溫度段是為了 讓水份、油份逐漸揮發(fā),這樣在保持真空條件下,可 降低抽真空泵的功率,從而降低設(shè)備成本。 本技術(shù)得到的再生 NdFeB 粉末直接與粗粉料 或氫破碎后的粉料一起加入氣流磨中制取 NdFeB 細(xì)粉料。 生產(chǎn)燒結(jié)釹鐵硼永磁體時(shí)在制取細(xì)粉料的 過(guò)程中,特別是在制作“標(biāo)稱內(nèi)稟矯頑力與最大磁能 積之和>420”的高性能系列燒結(jié) NdFeB 永磁體(即牌 號(hào) 為 NdFeB380 /80、NdFeB350/96、NdFeB320 /110、 NdFeB300 / 135、NdFeB280 / 160 等)時(shí)[2],要較嚴(yán)格地 控制氧給入量,而在制作“標(biāo)稱內(nèi)稟矯頑力與最大 磁能積之和≤420”的系列燒結(jié) NdFeB 永磁體(即牌 號(hào)為 NdFeB320/96、NdFeB300/110、NdFeB280/135、 NdFeB260/160、NdFeB300/96、NdFeB280/110、NdFeB 260/135、NdFeB280 /96 等) 時(shí)對(duì)氧給入量相對(duì)而言 可以寬泛一些,那么所獲得的再生 NdFeB 粉末由于 氧含量已經(jīng)較高,就更適于加入到制作“標(biāo)稱內(nèi)稟矯 頑力與最大磁能積之和≤420 ”的系列燒結(jié) NdFeB永磁 體時(shí)的粉料中,并且以不同的添加量添加到“標(biāo)稱內(nèi) 稟矯頑力與最大磁能積之和≤420” 的系列燒結(jié) NdFeB 永磁體的粉料中后,會(huì)帶來(lái)最終釹鐵硼永磁體 產(chǎn)品磁性能的變化,即由于添加量較大等因素會(huì)使 添加再生 NdFeB 粉末后的永磁體的磁性能(牌號(hào))要 低于未添加再生 NdFeB 粉末的永磁體的磁性能(牌號(hào)),甚至得到非標(biāo)的燒結(jié)釹鐵硼永磁體。 以制作 NdFeB300/96 產(chǎn)品為例,不同比例再生 粉末填加量對(duì)磁體性能的影響、及制細(xì)粉料時(shí)不同 氧含量對(duì)磁體性能的影響,分別如表 1、表 2 所示。
在添加再生 NdFeB 粉末的情況下,為了獲得與 平常未添加再生 NdFeB粉末工藝法所生產(chǎn)的牌號(hào) 相同的永磁體,需對(duì)再生 NdFeB 粉末的添加量以及 制取細(xì)粉時(shí)的氧給入量進(jìn)行控制。 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),所 獲得的 NdFeB 粉末以 3%-8%的比例,添加到粗粉料 中或細(xì)粉料中,并在制細(xì)粉料時(shí),氧給入量從平常工 藝 制 取 細(xì) 粉 時(shí) 的 90ppm-120ppm 降 低 為 20ppm- 50ppm (基于這時(shí)所獲得的再生 NdFeB 粉末由于氧 含量已經(jīng)較高,因此相應(yīng)降低平常制作燒結(jié) NdFeB的第四步流程即制細(xì)粉料環(huán)節(jié)時(shí)的氧給入量,以獲得與 平常未添加再生 NdFeB 合金粉末工藝法所生產(chǎn)的 牌號(hào)相同的永磁體),從而獲得“標(biāo)稱內(nèi)稟矯頑力與最 大磁能積之和≤420”的系列燒結(jié) NdFeB 永磁體,實(shí) 現(xiàn)將燒結(jié) NdFeB 磁體機(jī)械加工后的粉削直接用于 燒結(jié) NdFeB 工業(yè)化大生產(chǎn)的目的。
3 結(jié)論
該處理方法突破了現(xiàn)有處理方法的傳統(tǒng)思維, 將現(xiàn)有傳統(tǒng)的采用化學(xué)方法提純粉削中的稀土材料 改為采用物理方法對(duì)機(jī)械加工后粉削進(jìn)行分離、除 雜、干燥,使機(jī)械加工后粉削直接轉(zhuǎn)化為 NdFeB 合 金粉末,并將提取的 NdFeB 合金粉末添加到正常生 產(chǎn)中的 NdFeB 粉料中,而實(shí)現(xiàn)粉削的再生利用。 由于 該處理方法采用的是物理方法,處理方法的工藝簡(jiǎn)單,所 需的設(shè)備設(shè)施簡(jiǎn)單、價(jià)值較低,投入少、成本低,因此 處理后得到的可再生利用的 NdFeB 合金粉末價(jià)格 大大低于非再生的原材料價(jià)格,從而降低了釹鐵硼永 磁體的原材料成本。 該處理方法燒結(jié) NdFeB 生產(chǎn)廠 家自己就能實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)粉削就地消化,大大縮短了再 生利用周期。 與現(xiàn)有的化學(xué)處理方法相比,該處理方 法不會(huì)帶來(lái)新的“三廢”排放問(wèn)題。 并且采用適當(dāng)工 藝添加再生 NdFeB 合金粉末不會(huì)改變永磁體的產(chǎn) 品性能,即添加有再生 NdFeB 合金粉末的永磁體與 同牌號(hào)的未添加再生 NdFeB 合金粉末的永磁體相 比,產(chǎn)品性能基本相同。