CN108977674A - 一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体公开了一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法，其特征是：将稀土电解废料放入坩埚中，利用稀土氧化物的熔点不同，经过在电磁感应、电流的作用下使稀土电解废料开始熔化，在1000‑1100℃条件下使成熔融液，此时再加入清渣剂，在1000‑1100℃温度下使铁元素成分形成凝固的渣料，而将熔融液倒入模具中使其凝固，获得稀土氧化物。

Description

一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法
技术领域
本发明属于稀土深加工领域，具体涉及一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法。
背景技术
稀土有工业“黄金”之称，由于其具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能，达到传统材料无可比拟的质量与性能，已广泛应用在稀土材料，新能源材料，发光材料，催化材料等高技术领域。冶金工业、石油化工、玻璃陶瓷，永磁微电机、军工企业等众多领域应用广泛。由于稀土材料在各领域的广泛被应用，在稀土材料电解加工过程中所产生的稀土电解废料，这些废料是宝贵的回收再生的二次资源，稀土废料二次资源再生利用也是稀土产业可持续发展的迫切需要和必然选择，有利于资源利用和环境保护。
目前国内稀土电解废料的回收利用，多数都集中在利用稀土废料制取稀土氧化物。但，无论是稀土废料的成分提取或/和分离，其方法大都采用硫酸、盐酸或草酸等酸液作为溶解媒，而再用氨溶液进行沉淀、分离而获得制品。在稀土冶金技术领域，对稀土及其它有价金属元素提取采用的酸溶均称为湿法。现有公开的专利技术中也有采用火法-湿法结合回收如（CN 104388684A）。中国专利CN 102643992A还具体公开了“一种稀土废料的回收方法”，该技术方案步骤是：
(1) 向稀土废料中加入分解助剂和助熔剂粉末， 混合均匀后得到混合料， 其中分解助剂的用量为稀土废料总重量的 20-200wt％， 助熔剂的用量为稀土废料总重量的1-20wt％ ；
(2) 将步骤 (1) 得到的混合料在 600-1400℃温度下焙烧 1-6 小时 ；
(3) 向步骤 (2) 得到焙烧产物中加入酸溶液进行酸溶， 过渡分离得到主要含稀土元素的酸浸液以及酸浸渣 ；
(4) 分离酸浸液中的稀土元素和其他金属元素。
现有技术中以酸为溶剂的复盐沉淀方法，虽然对高纯度地回收利用稀土取得了较好的应用效果，但就生产过程中产生的难闻的刺激性气味，以及产生的大量废水（在实际生产中每加工一吨稀土会产生50-100m3的废水），给周边的农作物以及水资源造成严重的污染，慎或给居民造成健康损害。寻找更为节能环保对稀土废料回收方法，是维护生态环境的迫切需要。
发明内容
针对现有技术中的不足，提供一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法，本发明不同与现有技术中采用酸溶液湿法提取，也不同与用氨性溶液作为浸矿剂等加工方法。本发明是利用稀土中各元素在温度的熔点不同，在一定温度下加入过度材料，将不同元素提取出来，从根本上解决了稀土电解废料回收过程中对环境的污染问题。
为了实现本发明，具体采用了以下技术方案：
本发明一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法，具体步骤如下：
（1）将稀土电解废料置于坩埚中，送入感应炉；
（2）将感应炉开启加热，使温度升至1000-1100℃灼烧10-15min；
（3）将上述加热灼烧的坩埚取出，加入过渡材料，继续加热至1000-1100℃灼烧10-15min，使物料全部熔融；
（4）向上述熔融后的物料中加入清渣剂，继续在1000-1100℃条件灼烧10min后，停止加热；
（5）将上述经加热灼烧后的物料取出，除去凝固的渣料，即得铁质金属；
（6）将分离凝固渣料后的熔融液倒入模具，使其凝固后，得稀土氧化物。
上述步骤（1）所述的稀土电解废料为钆铁、铽铁、镝铁电解废料，稀土冶炼厂退废高价铁废料（即低稀土含量废料）中的一种或多种。
上述步骤（3）中所述的过渡材料为含量99%（W/W）的铁。
进一步，所述的过渡材料的加入量，按电解废料与过渡材料的重量比为4:1比例配比。
上述步骤（4）所述的清渣剂为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种的任意配比。
进一步所述的清渣剂的加入量为稀土电解废料重量的0.25%-0.5%。
本发明上述方案是利用稀土电解废料中元素熔点的不同，在一定温度条件下，加入过渡材料，利用不同的熔点，可分步将不同的元素和稀土氧化物进行分离。本发明的主要目的是将稀土电解废料中的铁质分离出来，因此，采用的过渡材料为铁，其工艺过程则是将稀土电解料放入坩埚中，利用稀土氧化物的熔点不同，经过在电磁感应、电流的作用下使稀土电解废料开始熔化，在1000-1100℃条件下使成熔融液，此时再加入清渣剂，在1000-1100℃温度下使铁元素成分形成凝固的渣料，而将熔融液倒入模具中使其凝固，获得稀土氧化物。
本发明的有益效果
（1）本发明方法从根本上解决了对回收的稀土电解废料的加工利用不采用酸液浸提方法，加工过程不产生废液和废气，避免了常规方法造成的环境污染。本发明工艺流程短、省工省时，高效低廉，耗能低。
（2）本发明方法是利用稀土金属元素的不同熔点，使高熔点的铁和低熔点的铽镝镨钕能得到有效地分离，且所得稀土铽镝镨钕金属元素含量高，将产品采用ICP分析仪按照常规的分析方法分析，稀土铽镝镨钕金属含量达到 95%，符合生产稀土铽镝镨钕金属材料的要求。
（3）本发明还将稀土电解料通过本发明工艺分离出铁质元素，获得稀土氧化物，该工艺克服了现有技术中采取酸溶的不足，实现无污染加工生产。
（4）本发明工艺中主要是对稀土电解废料中的铽镝镨钕金属元素进行提取，稀土的熔融温度在900-1000℃度开始熔融，当达到温度1100度时，熔融结束，然而，铁则在温度1200℃时开始熔融，而在温度1500℃时熔融结束，对于进一步对铁元素的回收利用则不在本发明的范围，仅作为本发明工艺中的渣料处理。因此，本发明工艺中的实质性特点则是对稀土电解废料加工的温度进行有效控制，使温度控制在1000-1100℃达到铽镝镨钕元素的全部熔融，而获得稀土铽镝镨钕金属材料，而铁元素则仍保留在其渣料中，该方法对所得稀土铽镝镨钕金属含量较高，杂质较少。本发明实现了对稀土电解废料的高效回收利用。
（5）本发明方法能够实现对稀土二次资源的低耗、无污染回收，且能够形成规模化回收，工艺条件简单易行，加工成本低，具有可观的经济和社会效益，同时更有明显的环境保护效益。
具体实施方式
实施例1
（1）取钕镨电解废料400g，置于坩埚中，送入感应炉；
（2）将感应炉开启加热，使温度升至1050℃灼烧12min；
（3）将上述加热灼烧后的坩埚取出，加入含量为99%（W/W）的铁100g，继续送入感应炉加热至1050℃灼烧12min，使物料全部熔融；
（4）向上述熔融后的物料中加入1.5g硅酸钠清渣剂，继续在1050℃条件下，灼烧10min后，停止加热；
（5）将上述经加热灼烧后的物料取出，分离出凝固的渣料，即为铁质金属；
（6）将分离凝固渣料后的熔融液倒入模具使其凝固，得稀土氧化物。经ICP分析仪分析，稀土镨钕氧化物含量为95.68%。
实施例2
（1）取镝铁和铽铁混合电解废料400g，置于坩埚中，送入感应炉；
（2）将感应炉开启加热，使温度升至1100℃灼烧10min；
（3）将上述加热灼烧后的坩埚取出，加入含量为99%（W/W）的铁质金属过度材料100g，继续送入感应炉加热至1100℃灼烧10min，使物料全部熔融；
（4）向上述熔融后的物料中加入2g硅酸钾清渣剂，继续在1100℃条件下，灼烧10min后，停止加热；
（5）将上述经加热灼烧后的物料取出，分离出凝固的渣料，即为铁质金属；
（6）将除去凝固渣料后的熔融液倒入模具使其凝固，得稀土氧化物。经ICP分析仪分析，稀土铽镝氧化物含量为95.36%。

Claims (3)

1.一种从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将稀土电解废料置于坩埚中，送入感应炉；
（2）将感应炉开启加热，使温度升至1000-1100℃灼烧10-15min；
（3）将上述加热灼烧的坩埚取出，加入过渡材料，继续加热至1000-1100℃灼烧10-15min，使物料全部熔融；
（4）向上述熔融后的物料中加入清渣剂，继续在1000-1100℃条件灼烧10min后，停止加热；
（5）将上述经加热灼烧后的物料取出，除去凝固的渣料，即得铁质金属；
（6）将分离凝固渣料后的熔融液倒入模具，使其凝固后，得稀土氧化物；所述的稀土电解废料为钆铁、铽铁、镝铁电解废料，稀土冶炼退废高价铁废料中的一种或多种；所述的过渡材料为含量99%W/W的铁；所述的清渣剂为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种的任意配比。
2.根据权利要求1所述的从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法，其特征在于，所述的过渡材料的加入量按稀土电解废料与过渡材料的重量比为4:1比例配比。
3.根据权利要求1所述的从稀土电解废料中提取稀土氧化物的方法，其特征在于，所述的清渣剂的加入量为稀土电解废料重量的0.25%～0.5%。
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