本发明涉及金属冶金制备
技术领域：
，具体地说涉及一种快速高效回收利用钕铁硼废料的方法，利用钕铁硼废料再生产铁合金与混合稀土金属，实现钕铁硼废料所有合金元素的高效绿色协同回收。
背景技术：
：钕铁硼永磁体是具有高磁性能和高性价比的新一代稀土永磁材料，广泛应用于汽车、计算机、电子、机械、能源、医疗器械等众多领域。在钕铁硼磁体的生产过程中往往会产生较多的废料，包括切割废料、炉渣、烧结毛坯、边角料、不合格品、氧化严重的粉料以及污染严重的切削泥料等，其总量达到总投入料的30％左右。这些废料中含有大量的稀土金属，因此回收利用钕铁硼废料不仅降低企业生产成本，提高经济效益，同时对节约资源环境保护也有重要意义。目前，回收钕铁硼废料的方法主要可分为以下几种：(1)化学提纯法。该法可以获得纯度较高的稀土元素，如镨、钕等，但工艺复杂，成本高，且提取完稀土后对其它元素难以继续提纯利用；(2)真空熔炼法。该法将废料进行预处理后，在真空下添加还原剂进行熔炼，获得钕铁硼铸锭，然后将其作为原料和其它合金一起二次真空熔炼获得特定牌号的钕铁硼薄片或者铸锭，随后进行制粉、成型、烧结成钕铁硼磁性材料。该法生产工艺复杂，且难以处理氧化与污染严重的钕铁硼粉料泥料，铸锭纯度较低，成本较高，回收率低；(3)表面处理与焙烧破碎制粉法。该法首先用清洗剂对废料进行清洗，然后用硝酸、盐酸、硫酸等去除表面氧化皮，随后放入真空炉进行焙烧后制粉，最后将该粉末与制备好的富稀土、富铁合金粉料进行配比混合成型，烧结成钕铁硼磁性材料。该法主要存在生产过程中产生大量废酸水，废料需单独制备，无法处理钕铁硼泥料粉料，还需与合金粉配比混合，工序繁琐，成本也较高。技术实现要素：本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种快速高效绿色回收利用钕铁硼废料的方法，达到废料利用的最大化，且处理过程简单，不会产生废酸水等有害物质，环保节能且成本低廉。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种快速高效回收利用钕铁硼废料的方法，该方法的步骤是：s1、收集钕铁硼磁体生产过程中的各种废料；s2、将收集到的钕铁硼废料分为块状和粉状废料两大类，其中块状废料包括边角料、不合格品以及含有钕铁硼磁体的废弃零部件等；粉状废料包括炉渣、超细粉料、油泥料等；s3、所收集的所有废料中，只有油泥料需要进行预处理，其目的为除油与干燥，可采取转炉加热或者点燃处理等常规灼烧预处理工艺；s4、将粉状废料压制成块，然后按粉料添加的量，配比相应的块状废料以及轻稀土金属、钙、铝等作为脱氧剂，利用块状废料中未氧化的稀土、添加的稀土金属或钙或铝等，来还原钕铁硼粉状废料与块状废料中的除稀土元素之外的氧化物(包括氧化铁、氧化钴、氧化铜等)。s5、将配好的原料在感应加热炉中进行熔炼还原，装料时先将一部分的块状废料置于炉底，然后将压制好的粉料与剩下的块状废料置于其上即可。s6、整个熔炼过程可在真空或者非真空条件下进行，待物料全部熔清后，控制温度反应3～30min，然后进行浇铸，获得铁合金铸锭与炉渣。s7、将炉渣进行粉碎，然后将炉渣粉料进行熔盐电解或真空还原处理，获得混合稀土金属。其中电解工艺可采取该领域公知的稀土氧化物电解制备稀土金属的工艺，真空还原工艺可采取该领域公知的金属热还原法制备稀土金属的工艺。s8、熔炼获得的铁合金铸锭与熔盐电解或真空还原获得的混合稀土金属可直接返回钕铁硼工厂作为钕铁硼的生产原料使用；或者也可以作为稀土铁合金与稀土金属中间合金使用。本发明采用“熔炼还原+熔盐电解或真空还原”的工艺，直接处理各种钕铁硼废料，首先通过熔炼还原获得铁合金铸锭，实现钕铁硼废料中除稀土外的所有合金元素的协同回收；然后通过对熔炼炉渣进行熔盐电解，获得混合稀土金属，最终实现钕铁硼废料中所有合金元素的回收，不产生任何废酸碱液。作为对上述技术方案的改进，所述废料还包括钕铁硼切割废料、烧结毛坯。作为对上述技术方案的改进，考虑到钕铁硼油泥废料纯净度较低，杂质含量相对较高，油泥料重量配比小于50％。作为对上述技术方案的改进，油泥料的预处理灼烧温度控制在200～400℃。作为对上述技术方案的改进，粉状废料的重量配比小于80％。作为对上述技术方案的改进，当粉状废料与块状废料比例小于50％时，可添加少量或者不添加脱氧剂；当粉状废料与块状废料比例大于50％时，根据粉料所占比例，需要添加相应比例的脱氧剂，脱氧剂优选轻稀土金属或钙或铝等。作为对上述技术方案的改进，装料时先将部分块状废料置于炉底，然后将粉状废料压制成块置于炉子中部，最后将剩余块状废料置于炉渣四周与上部。作为对上述技术方案的改进，熔炼过程除了配好的原料外，无需添加任何的助熔剂、造渣剂，钕铁硼废料的熔炼还原可在非真空感应炉或者电弧炉中进行。作为对上述技术方案的改进，熔炼反应温度控制在1500～1800℃，反应时间控制在3～30min，其中5～15min最优。作为对上述技术方案的改进，熔炼反应后的炉渣优先采取氧化物熔盐电解或真空还原制备稀土金属的工艺。作为对上述技术方案的改进，也可用铁作自耗阴极，采取稀土铁合金的电解工艺，最终获得混合稀土铁合金。与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：本发明的绿色高效回收利用钕铁硼废料的方法，实现了废料所有合金元素的协同回收，回收率高，且处理过程简单，获得的铁合金与混合稀土金属具有较高的附加值，可以直接返回钕铁硼厂家作为原料使用，或者作为中间合金使用，并且整个回收过程不会产生废酸水等有害物质，环保节能且成本低廉。具体实施方式下面将结合本发明具体的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的方法的步骤是：(1)收集钕铁硼磁体生产过程中的各种废料，包括钕铁硼切割废料、烧结毛坯、边角料及其不合格品、钕铁硼气流磨粉与切割油泥料等。(2)将收集到的钕铁硼废料分为块状和粉状废料两大类，其中油泥废料预先进行灼烧处理，以去除油、水分等低熔点杂质，灼烧处理温度200～400℃，所有粉料可压制成块再装炉。(3)将两种废料按照一定的质量比例进行配比，并根据粉状废料所占比例，添加一定量的脱氧剂(可选用稀土金属、钙、铝等)。考虑到钕铁硼油泥废料纯净度较低，杂质含量相对较高，油泥料重量配比小于50％。(4)所有原料按比例配好后，装炉时先将部分块状废料置于炉底，随后加入粉料与剩余的块状废料。熔炼可在感应加热炉或者电弧炉中进行，熔炼气氛可选择真空或者非真空或者惰性气体保护。(5)物料装炉后，可直接进行加热熔炼，待所有物料熔清后，反应5～30min，温度控制在1500～1800℃，随后进行浇铸，浇注温度控制在1500～1800℃，获得铁合金铸锭与炉渣。(6)将熔炼后的炉渣进行粉碎，然后进行熔盐电解或真空还原，可采取稀土氧化物电解或真空还原制备稀土金属的工艺，最终获得混合稀土金属；也可用铁作阴极，采取稀土铁合金的电解工艺，最终获得混合稀土铁合金。实施例1：(1)配料装炉：称取块状钕铁硼废料16kg，分别称取3kg钕铁硼超细粉料和预处理后的油泥料3kg，并将粉料压制成块。油泥料预先在旋转窑内进行了灼烧处理，灼烧温度300℃，灼烧时间30min。装炉时先将8kg块状废料置于感应加热炉底，然后将6kg压制后的粉状废料置于炉子中部，最后将剩下的8kg块状废料置于炉子上部与四周。(2)非真空熔炼还原：物料全部装炉后，在非真空条件下进行感应加热熔炼，快速升温至物料全部熔清，然后控制温度在1500～1800℃左右保温反应5～30min，随后进行浇铸，获得铁合金铸锭与炉渣。(3)铸锭与炉渣成分检测：对铸锭和炉渣进行化学成分检测，检测结果如表1所示。表1铁合金铸锭与炉渣化学成分分析样品trereofecualcoob铸锭0.8995.710.620.200.240.0551.23炉渣78.6291.630.360.0651.270.0100.23(4)炉渣粉碎与电解：将熔炼后获得的炉渣进行破碎，然后在6000a电解槽中进行熔盐电解。熔盐采用“氟化镨钕87％+氟化锂13％”，电解槽气氛为敞口，钨(或钼)棒作阴极，石墨作阳极，电解温度1120℃左右，电流强度60a，平均槽电压24v，电解时间40～60min，电解结束后取出合金液体进行冷却，最终获得混合稀土金属。(5)混合稀土金属成分检测将炉渣电解获得的混合稀土金属铸锭进行化学成分检测，其主要合金元素成分及含量如表2所示。表2混合稀土金属的化学成分样品trecfecualcoob稀土铸锭97.760.0130.240.0171.200.0090.0210.12(6)有价元素收率计算根据对熔炼还原获得的铁合金铸锭与电解获得的混合稀土合金铸锭的化学成分分析，计算两者回收所得的稀土总量、铁、铜、铝、钴、硼等有价元素的总量，然后与投入的废料进行比对，获得废料中有价元素的回收率。具体结果如表3所示。表3废料中有价元素的回收率样品trefecualcob稀土铸锭94.5％95.7％97.3％89.3％92.1％87.7％实施例2(1)配料装炉：称取块状钕铁硼废料10kg，称取稀土金属2kg，称取3kg钕铁硼超细粉料和预处理后的油泥料3kg，并将粉料压制成块。油泥料预先在旋转窑内进行了灼烧处理，灼烧温度300℃，灼烧时间30min。装炉时先将6kg块状废料与2kg的稀土金属置于感应加热炉底，然后将6kg压制后的粉状废料置于炉子中部，最后将剩下的4kg块状废料置于炉子上部与四周。(2)非真空熔炼还原：物料全部装炉后，在非真空条件下进行感应加热熔炼，快速升温至物料全部熔清，然后控制温度在1500～1800℃左右保温反应5～30min，随后进行浇铸，获得铁合金铸锭与炉渣。(3)铸锭与炉渣成分检测：对铸锭和炉渣进行化学成分检测，检测结果如表1所示。表1铁合金铸锭与炉渣化学成分分析样品trereofecualcoob铸锭0.8596.310.670.170.260.0551.29炉渣79.6292.790.360.0531.190.0070.18(4)炉渣粉碎与电解：将熔炼后获得的炉渣进行破碎，然后在6000a电解槽中进行熔盐电解。熔盐采用“氟化镨钕83％+氟化锂17％”，电解槽气氛为敞口，铁棒作自耗阴极，石墨作阳极，电解温度1000℃左右，电流强度3000a，电解时间45min，电解结束后取出合金液体进行冷却，最终获得混合稀土铁合金。(5)混合稀土金属成分检测将炉渣电解获得的混合稀土金属铸锭进行化学成分检测，其主要合金元素成分及含量如表2所示。表2混合稀土金属的化学成分(6)有价元素收率计算根据对熔炼还原获得的铁合金铸锭与电解获得的混合稀土合金铸锭的化学成分分析，计算两者回收所得的稀土总量、铁、铜、铝、钴、硼等有价元素的总量，然后与投入的废料进行比对，获得废料中有价元素的回收率。具体结果如表3所示。表3废料中有价元素的回收率样品trefecualcob稀土铸锭95.3％94.6％96.9％87.7％93.5％88.2％当前第1页12