一種從釹鐵硼磁材廢料中萃取回收鈷元素的簡便化工業(yè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢棄資源綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從釹鐵硼磁材廢料中萃 取回收鈷元素的簡便化工業(yè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釹鐵硼永磁材料（NdFeB)是1982年發(fā)現(xiàn)的迄今為止磁性能最強的永磁材料，已 廣泛應(yīng)用于計算機、醫(yī)學(xué)器械、通訊器件、電子器件、磁力機械等領(lǐng)域。目前國內(nèi)釹鐵硼產(chǎn)業(yè) 己達到每年十萬噸級規(guī)模，且仍在不斷增長。就化學(xué)構(gòu)成來說，釹鐵硼磁材中30%左右為稀 土元素(其中90%以上是Nd)，65?69%為Fe元素，另含1. 1?1. 2%的B元素。大量研究 表明，在NdFeB磁材中鈷元素的添加有助于減弱主相Nd2Fe14B晶粒尖的磁耦合作用，增加微 磁參數(shù)ak值，最終導(dǎo)致NdFeB合金的矯頑力提升。近年來，在NdFeB永磁材料生產(chǎn)中添加 一定量的鈷元素以提高磁體矯頑力，已經(jīng)成為了一個釹鐵硼磁材行業(yè)的普遍選擇。目前行 業(yè)內(nèi)常見的含鈷釹鐵硼磁材中鈷元素添加量一般在1. 8?5. 6%之間，更有一些高鈷型產(chǎn)品 中鈷元素含量會達到6%以上。
[0003] 從釹鐵硼永磁材料的生產(chǎn)過程來看，其生產(chǎn)加工的每一環(huán)節(jié)都不可避免地會產(chǎn)生 廢料或廢品，廢料的產(chǎn)生比例達到30%以上；目前國內(nèi)釹鐵硼廢料產(chǎn)生量已達到每年3萬噸 以上。釹鐵硼廢料，就其化學(xué)成分而言，與磁材成品是基本一致的。釹鐵硼廢料中Nd等稀 土元素含量豐富，因此，釹鐵硼廢料的資源化回收產(chǎn)業(yè)收技術(shù)在近幾年發(fā)展迅速。目前，國 內(nèi)釹鐵硼廢料回收產(chǎn)業(yè)幾乎都是以回收提取其中的稀土元素作為產(chǎn)業(yè)目標(biāo)，主要的工藝方 法是采用濕法冶金工藝。
[0004] 眾所周知，鈷是一種極其重要的戰(zhàn)略金屬，其物理、化學(xué)性能優(yōu)異，是生產(chǎn)耐熱合 金、硬質(zhì)合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料。而我國鈷礦資源嚴重缺乏，絕大 多數(shù)為伴生資源，均作為礦山副產(chǎn)品回收；目前開發(fā)利用較好的一些礦區(qū)中礦床的含鈷品 位僅為0. 02?0. 18%。鈷元素的提取本就十分困難，鈷金屬主要是從鎳銅等重金屬冶煉過 程中提取和自化工系統(tǒng)回收而得。隨著國內(nèi)鈷的年消費量逐年增加，國內(nèi)目前絕大部分的 鈷原料(硫化銅鎳礦、鈷硫精礦、砷鈷礦、含鈷廢料等）需要依賴進口。
[0005] 作為第三代稀土永磁材料，相比第一代稀土永磁材料（REC〇5)、第二代稀土永磁材 料（RE2TM17)來說，釹鐵硼永磁材料中所含鈷元素的質(zhì)量分數(shù)大幅度減少。然而，相比鎳銅等 重金屬冶煉過程中轉(zhuǎn)爐渣等冶煉廢渣而言，就鈷元素含量而言，釹鐵硼廢料無疑更具資源 化利用價值。另一方面，國內(nèi)釹鐵硼磁材產(chǎn)能早就超過全球的50%，每年的釹鐵硼磁材產(chǎn)量 十分巨大，保守估算，在各類釹鐵硼廢料中所包含的鈷元素按照單質(zhì)Co計也已達到在數(shù)百 噸/年。因此，釹鐵硼磁材廢料應(yīng)該作為一類鈷元素的重要二次資源，對釹鐵硼廢料的鈷元 素加以綜合回收利用，在一定程度上對于緩解我國鈷資源缺乏狀況具有積極意義。
[0006] 釹鐵硼廢料回收利用的產(chǎn)業(yè)技術(shù)熱點一直以來是如何回收利用其中的稀土元素。 多年以來，也有不少的科研工作者相繼開展了從釹鐵硼廢料中回收鈷及其他有價金屬的研 究工作。已有研究工作主要是以下幾個工藝方案： (1)余液除鐵后沉淀回收鈷：采用硫酸分解釹鐵硼廢料，通過草酸沉淀或者復(fù)鹽沉淀回 收稀土；在回收稀土后的余液中通過黃鈉鐵礬法除鐵，碳銨沉淀或者硫化物沉淀回收鈷。主 要文獻：張萬琰等人，從釹鐵硼廢料中回收稀土及氧化鈷的條件試驗[J]，江西有色金屬， 2001，15 (4) : 23 ;陳衛(wèi)平等人，NdFeB廢料中鈷的回收研究[J]，稀有金屬與硬質(zhì)合金，2006， 34 (2) : 55 ;陳冬英等人，硫化沉淀法從廢舊釹鐵硼回收稀土的余液中提取鈷[J]，江西有色 金屬，2007,21 (3) :17。
[0007](2)余液除鐵后萃取分離鈷：許濤等人報導(dǎo)了通過硫酸全溶釹鐵硼廢料，在回收稀 土后的余液中，通過黃鈉鐵礬法除鐵后，進一步通過萃取分離來提取回收鈷。陳云錦等人報 導(dǎo)了通過濃鹽酸全溶釹鐵硼廢料，先行萃取除鐵，在除鐵萃余液中用P5OT進行RE萃分，在萃 余液中通過碳酸鹽沉鈷而得到碳酸鈷。簡啟發(fā)報導(dǎo)了針對廢舊稀土永磁材料通過鹽酸溶液 進行浸出，在浸出中通過針鐵礦沉淀除鐵后得到凈化液，凈化液通過P5OT萃取稀土元素，在 萃余液中通過草酸回收鈷元素。相關(guān)具體文獻：許濤等人，釹鐵硼廢料中釹、鏑及鈷的回收 [J]，稀土，2004, 25 (2) : 31 ;陳云錦等人，全萃取法回收釹鐵硼廢料中的稀土與鈷[J]，中國 資源綜合利用，2004,6:10 ;簡啟發(fā)，從廢舊稀土鈷永磁材料中回收鈷的研究[J]，江西有色 金屬，1999,13(3) :34。
[0008](3)優(yōu)溶浸出液中萃取分離鈷：國內(nèi)專利"一種從釹鐵硼廢料中分離回收有價元素 的方法"（專利號：ZL201110058039. 5)報導(dǎo)了通過鹽酸進行優(yōu)溶進出，針對浸出液通過P5Q7 萃取體系中進行稀土元素和鈷的分離，在鈷富集液中加入碳酸氫鈉沉淀回收鈷。
[0009]著眼于鈷元素的回收來看，上述幾種工藝方案鈷元素提取環(huán)節(jié)均是來自于沉淀或 者萃取工序的余液以及萃余液，從工藝路線上來看，鈷元素的提取環(huán)節(jié)處于工藝步驟的后 部分，故而都存在著工藝過程冗長、回收成本過高、經(jīng)濟效益難以體現(xiàn)等弊端。也正因為如 此，上述釹鐵硼廢料中鈷元素回收的各種技術(shù)方案一直未能與稀土元素回收產(chǎn)業(yè)真正結(jié)合 在一起。目前，釹鐵硼廢料中對鈷元素進行回收利用，這在國內(nèi)仍然是一個產(chǎn)業(yè)空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)釹鐵硼廢料綜合利用產(chǎn)業(yè)中普遍采用的稀土回 收工藝，公開一種從釹鐵硼磁材廢料中萃取回收鈷元素的簡便化工業(yè)方法?；诒景l(fā)明的 技術(shù)方案，利用胺類萃取劑與稀土離子不發(fā)生反應(yīng)的特性，按照"萃少余多"的方式，在進行 稀土萃分之前通過胺類萃取劑分離出浸出液中的鐵離子和鈷離子，從而達到回收鈷元素的 目的。基于本發(fā)明的技術(shù)方案，萃取除鐵和萃取收鈷采用一致的萃取體系，流程銜接合理， 過程簡單，生產(chǎn)過程中的操作方便。
[0011] 為了更加清楚的表述本發(fā)明的技術(shù)方案，先闡述目前國內(nèi)所普遍采用的釹鐵硼廢 料回收稀土元素的鹽酸優(yōu)溶浸出工藝。
[0012] 采用鹽酸優(yōu)溶工藝來進行釹鐵硼廢料的資源化回收是目前普遍采用的產(chǎn)業(yè)化技 術(shù)。其工藝原理在于：釹鐵硼廢料經(jīng)過氧化處置，將合金成分中單質(zhì)元素(各稀土元素、Fe 以及添加元素Co、A1等）轉(zhuǎn)化為氧化物，采用2. 5N左右濃度的鹽酸