一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺的制作方法
【专利摘要】一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，利用废气的电子陶瓷元件作为原料经过磨粉、碱煮、水洗过程进行原料初加工，然后通过两次酸溶过程进行深处理，一次酸溶过程中，酸溶锅加入水洗料、双氧水、聚乙二醇以及盐酸与反应生成稀土料液，此稀土料液在加入絮凝剂后通过絮凝反应过程将大部分杂质与稀土离子分离，以方便提纯生产高纯草酸钕；然后利用盐酸进行二次酸溶，将两次酸溶后的分离得到的稀土料液进行酸溶除杂，可进一步保证后面工序物料的纯度，然后经过除杂、水洗、碳沉、循环酸溶、草沉过程后焙烧即得氧化钕成品。本发明能有效利用废弃物生产高纯氧化钕，减少了工业垃圾，避免了稀土资源的浪费，具有现实的经济价值及社会价值。
【专利说明】—种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及废料的处理工艺领域，具体为一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺。
【背景技术】
[0002]钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位，多年来成为市场关注的热点，被广泛应用于电子、机械、航空、军事、通信、医疗等行业。金属钕在工业方面不仅能用来制备钕铁硼永磁材料，还能在有色金属冶炼行业也有其特殊作用，如在镁或铝合金中添加1.5^2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，另外，在玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的生产过程中还能作为过程添加剂使用以提高产品的品质；同时，在医学领域还可作为外用消毒剂使用。而随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。[0003]然而，钕作为稀土族矿物元素是稀缺且昂贵的重要战略资源，且随着相关矿产资源的开发而变得越来越珍贵，合理回收含钕废弃物中的钕是非常有价值的工作。而在含钕的各种废弃物中，废弃的电子陶瓷元器件占了相当大的比例，这些废弃的电子陶瓷元器件主要是生产线上残次品以及使用过程中淘汰的废旧品，其中的钕含量较高。这一类废弃物一方面被扔掉会造成资源的大量浪费，另一方面也污染了环境。基于上述原因，开发出一种较佳的回收工艺对此类废弃物进行钕回收不仅能节约和保护自然资源、降低成本并且提高经济效益，有利于国内各领域长期稳定地发展，还有利于稀土元素的循环再利用和国家的可持续发展。
【发明内容】
[0004]本发明所解决的技术问题在于提供一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，以解决上述【背景技术】中的缺点。
[0005]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，包括以下操作步骤:
1.磨粉:将回收的废弃电子陶瓷物料进行破碎并经过球磨机进行研磨，以研磨出的电子陶瓷粉粉体目数达到100-200目的标准为准。
[0006]2.碱煮:将研磨后的陶瓷粉粉体与片碱一同加入碱煮锅，经碱煮锅进行高温碱煮使得物料在碱煮锅内的液相充分与碱反应生成氢氧化合物。
[0007]3.水洗:将碱煮好的物料转入水洗搅拌桶中进行水洗，使碱煮后物料中的可溶性杂质离子充分洗净，水洗完成后经板框压榨机固液分离得水洗料。
[0008]4.一次酸溶:将水洗料、双氧水以及聚乙二醇加入酸溶锅中，双氧水与水洗料的重量比为1:5(Tl:100，聚乙二醇与水洗料的重量比为1:l(Tl:50，并加入工业盐酸将酸溶锅的酸值控制在0.5^1.5Ν，打开酸溶锅温控开关将酸溶温度控制在6(T90°C，在持续搅拌条件下反应持续3~4小时，将反应后的物料经板框压榨机固液分离后得到一次酸溶渣和一次钕料液，并将一次钕料液经泵抽入料液澄清池。
[0009]5.二次酸溶:将一次酸溶转入酸溶锅,在酸溶锅中利用工业盐酸调整酸值为2^4N,开启酸溶锅在6(T90°C的温度下持续搅拌反应71小时完成酸溶，反应结束后用碳酸钕将酸溶锅的PH值回调至:3-4，并在酸溶锅中按聚乙二醇:一次酸溶渣的重量比1:l(Tl:50的比例加入聚乙二醇，然后将物料经板框压榨机固液分离后得二次酸溶渣和二次钕料液，将二次钕料液经泵抽入料液澄清池。
[0010]6.料液澄清除杂:将一次钕料液以及二次钕料液加入到酸溶锅，并加入聚乙二醇，将酸溶锅温度控制在6(T90°C，加入絮凝剂絮凝除去悬浮小颗粒物，将絮凝除杂后的料液经板框压榨机固液分离后得三次钕料液和渣头。
[0011]7.水洗渣头:将二次酸溶渣和步骤6中的渣头收集，加入水洗搅拌桶，用8(T100°C的热水进行搅拌洗涤，搅拌洗涤后将物料泵入板框压榨机中，再用热水在压榨机中进行压榨洗涤，多次操作直至排出洗涤水PH达到5~7，停止洗涤并将洗涤水经泵机抽入碳沉槽。
[0012]8.洗水碳沉、碳酸钕酸溶:将步骤7中的洗涤水加入小苏打进行沉淀反应，当反应后水溶液PH到达71即反应完成，经板框压榨机固液分离后得到碳酸钕，将碳酸钕替代水洗料并按照步骤4的过程进行酸溶，并按照步骤6的除杂步骤以制得碳沉钕料液。
[0013]9.草酸沉淀和草酸钕洗涤、焙烧:将三次钕料液以及碳沉钕料液过滤后打入沉淀反应釜中，加入草酸溶液以制备草酸钕，并将沉淀反应釜中的沉淀物料放入过滤池中用8(T100°C的热水进行洗涤，一边洗涤一边加水，当洗涤水的PH值到达5飞时停止，放入离心机，再在离心机中洗涤至洗水PH达到6~7后甩干、装包得草酸钕；草酸钕经焙烧窑焙烧后得氧化钕产品。
[0014]在本发明的一次酸溶过程中，酸溶锅加入水洗料、双氧水以及聚乙二醇反应生成钕料液，此钕料液在加入絮凝剂后通过絮凝反应过程将大部分杂质与稀土离子分离，以方便提纯生产高纯草酸钕，此工序物料分解稀土收率到达70%以上；然后利用盐酸进行二次酸溶，将两次酸溶后的分离得到的稀土料液进行酸溶除杂，可进一步保证后面工序物料的纯度。
[0015]在本发明中，所述步骤2的碱煮过程中，所述电子陶瓷粉物料与片碱的加入的质量比为10:3^10:10，碱煮温度要求为10(Tl5(TC，碱煮过程维持8~20小时，以电子陶瓷粉中钕元素的分解率达到98%以上所需时间为准,此时，电子陶瓷粉在碱煮锅内与碱充分反应并生成氢氧化合物。
[0016]在本发明中，所述步骤3的水洗过程中，以80-100?的热水作为洗水，水洗2飞次，至排出洗水PH达到8、时停止洗涤。水洗过程对碱煮后物料中的杂质元素Ca、Ba、Na、K等可溶性杂质离子起到去除作用。
[0017]在本发明中，所述步骤4中酸溶锅中的持续搅拌的搅拌设备的转速为每分钟35~40转。
[0018]在本发明中，所述步骤4及步骤5所得的钕料液可以根据沉淀所需的钕含量，将其再返回所述步骤4及步骤5中做底水，进行多次循环操作以调整钕料液中含钕量。
[0019]在本发明中，所述步骤5中的聚乙二醇对料液中的杂质元素T1、Fe、Mg、Al、Si等起到絮凝去除作用。
[0020]在本发明中，所述步骤6中聚乙二醇的加入量与澄清时间以钕料液澄清时上清液清亮为准。
[0021]在本发明中，所述步骤8中经板框压榨机固液分离后得到碳酸钕可直接在步骤5中用于酸溶锅PH值的回调，以减少外购原料需求量。
[0022]在本发明中，所述步骤9的过程中，草酸溶液中草酸用量与待沉淀料液中钕金属量的重量比为2:1~3:1，使用过量的草酸作为沉淀剂以进一步除去杂质元素，确保钕的收率和纯度。
[0023]有益效果:本发明利用含钕的电子陶瓷元件废料进行钕提取，工艺操作简单、多个步骤之间可物料循环，处理成本低，对原料的颗粒及钕含量要求低，稀土回收率达到95%以上，经一次处理就可得到含量达98%以上的高纯氧化钕，有效避免稀土资源的浪费，减少了相关垃圾废料的排放。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0025]在实施例中，将回收的废弃电子陶瓷物料进行破碎并经过球磨机进行研磨，将电子陶瓷粉粉体目数研磨为100目。
[0026]加水1000kg自来水到碱煮锅，投入片碱1000kg，开搅拌，片碱溶解后投入磨粉物料1000kg，打开碱煮锅的导热油开关，碱煮锅开始升温，当碱煮料温度达到100°C并运行8个小时，取样测定分解率 达到98%为碱煮完成。加入热水稀释，放料到水洗槽，再加入80°C的热水中搅拌并进行洗涤，洗涤后进行压榨得水洗料，水洗料压榨，并放入水洗槽再次洗涤，如此操作2次，此时广泛试纸测水洗溶液PH为9，洗涤完成，经榨机压榨后得水洗料。
[0027]在酸溶锅中加入自来水1200kg，取1000kg水洗料投入酸溶锅，加双氧水12kg、聚乙二醇20kg后开始升温加入盐酸调酸值，当酸溶锅温度稳定在90°C且物料酸值稳定在
0.5N时，在每分钟35转的转速下利用搅拌设备持续搅拌反应3小时，将反应后的物料经板框压榨机固液分离后得到一次酸溶渣和一次钕料液，并将一次钕料液经泵抽入料液澄清池。
[0028]将一次酸溶转入酸溶锅，在酸溶锅中利用工业盐酸调整酸值为2N，开启酸溶锅在900C的温度下持续搅拌反应8小时完成酸溶，反应结束后用碳酸钕将酸溶锅的PH值回调至3，并在酸溶锅中按聚乙二醇:一次酸溶渣的重量比1:10的比例加入聚乙二醇，然后将物料经板框压榨机固液分离后得二次酸溶渣和二次钕料液，将二次钕料液经泵抽入料液澄清池。
[0029]将一次钕料液以及二次钕料液加入到酸溶锅，并加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量与澄清时间以钕料液澄清时上清液清亮为准，将酸溶锅温度控制在90°C，加入絮凝剂絮凝除去悬浮小颗粒物，将絮凝除杂后的料液经板框压榨机固液分离后得三次钕料液和渣头。
[0030]将二次酸溶渣和渣头收集，加入水洗搅拌桶，用100°C的热水进行搅拌洗涤，搅拌洗涤后将物料泵入板框压榨机中，再用热水在压榨机中进行压榨洗涤，直至排出洗水PH达到5，停止洗涤并将洗涤水经泵机抽入碳沉槽。将上述步骤中的洗涤水加入小苏打进行沉淀反应，当反应后水溶液PH到达7时反应完成，经板框压榨机固液分离后得到碳酸钕，将碳酸钕替代水洗料并按照一次酸溶的过程进行酸溶，并按照絮凝除杂过程的除杂步骤以制得碳沉钕料液。
[0031]将三次钕料液以及碳沉钕料液过滤后打入沉淀反应釜中，加入草酸溶液以制备草酸钕，草酸钕过滤完成后，加80°C热水进行洗涤，一边洗涤一边加水，当洗涤水PH为5时洗涤完成，草酸钕装包转入下一道工序进行离心水洗，当离心机出水PH为7时离心水洗完成，然后将草酸钕甩干装包经焙烧窑进行培烧，焙烧窑温度为800°C，12小时后翻窑得稀土氧化钕产品。[0032]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，包括以下操作步骤: ①、磨粉:将回收的废弃电子陶瓷物料进行破碎并经过球磨机进行研磨，以研磨出的电子陶瓷粉粉体目数达到100-200目的标准为准； ②、碱煮:将研磨后的陶瓷粉粉体与片碱一同加入碱煮锅，经碱煮锅进行高温碱煮使得物料在碱煮锅内的液相充分与碱反应生成氢氧化合物； ③、水洗:将碱煮好的物料转入水洗搅拌桶中进行水洗，使碱煮后物料中的可溶性杂质离子充分洗净，水洗完成后经板框压榨机固液分离得水洗料； ④、一次酸溶:将水洗料、双氧水以及聚乙二醇加入酸溶锅中，双氧水与水洗料的重量比为1:5(Tl:100，聚乙二醇与水洗料的重量比为1:l(Tl:50，并加入工业盐酸将酸溶锅的酸值控制在0.5^1.5Ν，打开酸溶锅温控开关将酸溶温度控制在6(T90°C，在持续搅拌条件下反应持续3~4小时，将反应后的物料经板框压榨机固液分离后得到一次酸溶渣和一次钕料液，并将一次钕料液经泵抽入料液澄清池； ⑤、二次酸溶:将一次酸溶转入酸溶锅，在酸溶锅中利用工业盐酸调整酸值为2~4N，开启酸溶锅在6(T90°C的温度下持续搅拌反应71小时完成酸溶，反应结束后用碳酸钕将酸溶锅的PH值回调至:3-4，并在酸溶锅中按聚乙二醇:一次酸溶渣的重量比1:l(Tl:50的比例加入聚乙二醇，然后将物料经板框压榨机固液分离后得二次酸溶渣和二次钕料液，将二次钕料液经泵抽入料液澄清池； ⑥、料液澄清除杂:将一次钕料液以及二次钕料液加入到酸溶锅，并加入聚乙二醇，将酸溶锅温度控制在6(T90°C，加入絮凝剂絮凝除去悬浮小颗粒物，将絮凝除杂后的料液经板框压榨机固液分离后得三次钕料液和渣头； ⑦、水洗渣头:将二次酸溶渣和步骤⑥中的渣头收集，加入水洗搅拌桶，用8(T100°C的热水进行搅拌洗涤，搅拌洗涤后将物料泵入板框压榨机中，再用热水在压榨机中进行压榨洗涤，多次操作直至排出洗涤水PH达到5~7，停止洗涤并将洗涤水经泵机抽入碳沉槽； ⑧、洗水碳沉、碳酸钕酸溶:将步骤⑦中的洗涤水加入小苏打进行沉淀反应，当反应后水溶液PH到达71即反应完成，经板框压榨机固液分离后得到碳酸钕，将碳酸钕替代水洗料并按照步骤④的过程进行酸溶，并按照步骤⑥的除杂步骤以制得碳沉钕料液； ⑨、草酸沉淀和草酸钕洗涤、焙烧:将三次钕料液以及碳沉钕料液过滤后打入沉淀反应釜中，加入草酸溶液以制备草酸钕，并将沉淀反应釜中的沉淀物料放入过滤池中用8(T100°C的热水进行洗涤，一边洗涤一边加水，当洗涤水的PH值到达5飞时停止，放入离心机，再在离心机中洗涤至洗水PH达到6~7后甩干、装包得草酸钕；草酸钕经焙烧窑焙烧后得氧化钕产品。
2.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤②的碱煮过程中，所述电子陶瓷粉物料与片碱的加入的质量比为10:3^10:10，碱煮温度要求为10(Tl5(rC，碱煮过程维持8~20小时，以电子陶瓷粉中钕元素的分解率达到98%以上所需时间为准，此时，电子陶瓷粉在碱煮锅内与碱充分反应并生成氢氧化合物。
3.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤③的水洗过程中，以8(T100°C的热水作为洗水，水洗2飞次，至排出洗水PH达到8、时停止洗涤。
4.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤④中酸溶锅中的持续搅拌的搅拌设备的转速为每分钟35~40转。
5.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤④及步骤⑤中所得的钕料液可做底水，进行多次循环操作以调整钕料液中含钕量。
6.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤⑥中聚乙二醇的加入量与澄清时间以钕料液澄清时上清液清亮为准。
7.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤⑧中经板框压榨机固液分离后得到碳酸钕可直接在步骤⑤中用于酸溶锅PH值的回调。
8.根据权利要求1所述的一种从废弃电子陶瓷粉中提取钕的工艺，其特征在于，所述步骤⑨的过程中，草酸溶液中草酸用量与待沉淀料液中钕金属量的重量比为2:1~3:1，使用过量的草酸作为 沉淀剂以进一步除去杂质元素，确保钕的收率和纯度。
【文档编号】C22B3/44GK103911516SQ201410117300
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】徐欣, 王越红, 林斌, 陈其森, 黄金平 申请人:全南晶环科技有限责任公司