一种钕铁硼废料双闪超重力渣金融分综合回收的方法与流程

本发明涉及一种钕铁硼废料双闪超重力渣金融分综合回收的方法，属于稀土冶金技术领域。

背景技术：

钕铁硼是一种磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新成果，因其优异的磁性能而被称为“磁王”，广泛应用于各个领域。在钕铁硼磁性材料生产过程中，会产生大约20-25％的废料，其中大多属于钕铁硼油泥废料。这些废料含有大约60%的铁和30%左右的稀土元素。钕铁硼废料的回收利用，不仅合理利用了资源，而且减少了环境的污染。

当前，钕铁硼油泥废料往往采用两段回转窑进行焙烧后，进行浸出-萃取-沉淀-灼烧等工序回收其中的稀土。第一段回转窑焙烧主要是脱除钕铁硼油泥中的油，为第二段深度氧化提供原料，但由于回转窑固有缺陷，温度和气氛无法精确控制，脱油过程往往燃烧不充分，造成能耗高，且经常冒黑烟，污染环境。第二段回转窑焙烧往往将稀土和铁尽可能分别氧化成re2o3和fe2o3，由于回转窑氧化反应速率慢，往往需要4-8小时才能达到较高的氧化率，并且，由于采用两段回转窑，体积大，占地多，对外散热面积大，同时存在热-冷交替环节，能耗高。另外，由于稀土和铁同时氧化后，用盐酸进行浸出，废料中大量存在的铁进入了酸浸渣，渣量大，渣带走的稀土总量大，造成稀土总回收率下降，而浸出渣本身难于得到很好的综合利用，往往堆存，造成环境污染。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服传统钕铁硼废料回收方法的不足，提出一种钕铁硼废料双闪超重力渣金融分综合回收的方法，采取的技术方案包括以下步骤。

（1）闪速氧化。

a.将粉状钕铁硼废料与富氧空气一起由喷嘴a（1）喷入一个高度为2.0-25.0米、温度为400-1300℃的反应塔a（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的稀土和铁被快速氧化。

b.闪速氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由氧化产物排出口（4）放出。

（2）闪速直接还原。

c.将闪速氧化产物和助熔剂混合后，与还原性气体一起由喷嘴b（6）喷入一个高度为2.0-25.0米、温度为1000-1600℃的反应塔b（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压低于10^-10atm，物料中铁的氧化物大部分被还原成金属铁，而稀土氧化物不被还原，与添加的助熔剂形成稀土渣相。

d.反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的炽热焦炭层，焦炭层温度为1000-1600℃，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁。

e.铁水和稀土渣高温混合熔体从混合熔体排出口（10）连续或定期排出。

（3）超重力渣金融分。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速和熔体进料速度，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。

进一步地，步骤（1）中产生的氧化烟气经收集器上端的烟道a（5）排出，经收尘后排空。

进一步地，步骤（2）中产生的还原烟气由烟道b（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

进一步地，步骤（3）中，当稀土渣积累到一定厚度时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。

进一步地，所述粉状钕铁硼废料为带油或不带油物料，其粒度为50目以下。

进一步地，所述富氧空气中氧的质量百分比浓度为21%-100%。

进一步地，所述助熔剂为sio2、cao、mgo、al2o3、b2o3中的一种或多种，其粒度为50目以下。

进一步地，所述助熔剂的加入量为闪速氧化产物重量的1-30%。

进一步地，所述还原性气体为一氧化碳、氢气、天然气、页岩气中的一种或多种。

相对于传统钕铁硼废料回收方法，本发明提出的一种钕铁硼废料双闪直接综合回收的方法，有几方面优势：（1）采用闪速富氧氧化技术，将粉状钕铁硼废料与富氧空气一块喷入高温反应塔空间，使物料呈高度分散的漂浮状态，与混合气体充分接触，具有优越的反应动力学条件，能将物料中的稀土和铁迅速充分氧化，氧化率均高于99.0%，氧化反应时间只有短短十几秒，远低于回转窑的几个小时。（2）采用闪速直接还原技术，将氧化产物与还原气体一块喷入高温反应塔空间，同时通过在沉淀池上方设置炽热焦炭层，将铁氧化物快速充分还原成金属铁。还原反应时间也只有短短十几秒，速度快，效率高。（3）闪速炉体控温准确，密封好，能耗低，环境友好；且炉体气氛容易控制，易于氧化或还原气氛的精确控制。（4）采用超重力渣金融分，实现稀土渣相中夹杂的细小、分散的铁粒的汇集，渣金分离彻底。（5）在酸浸前将废料中的铁和稀土进行分离和分别富集，有利于减少盐酸耗量，大幅降低酸浸渣量，从而大幅降低渣带走的稀土总量，提高稀土总回收率。

本发明能广泛应用于从各种粉状钕铁硼废料中回收有价金属，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1：本发明工艺流程图示意图。

图2：本发明所采用的闪速氧化设备结构示意图。

图2中，1.喷嘴a，2.反应塔a，3.收集器，4.氧化产物排出口，5.烟道a。

图3：本发明所采用的闪速直接还原设备结构示意图。

图3中，6.喷嘴b，7.反应塔b，8.沉淀池，9.烟道b，10.混合熔体排出口。

图4：本发明所采用的超重力渣金融分设备结构示意图。

图4中，11.进料管，12.布料器调速电动机，13.排气口，14.布料器，15.多孔陶瓷过滤膜，16.转鼓中心柱，17.铁水出口，18.刮刀液压杆，19.刮刀，20.转鼓调速电动机，21.减震器，22.稀土渣出口。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：

将粒度为100目的粉状钕铁硼废料，与氧质量百分比浓度为40%的富氧空气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为2.5米、温度为800℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的铁和稀土被富氧空气快速氧化，废料中铁氧化率为99.41%、稀土氧化率为99.82%。氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由排出口（4）放出后，进入闪速还原炉。氧化烟气经收集器（3）上端的烟道（5）排出，经收尘后排空。

将闪速氧化产物与产物重量6%的cao粉混匀后，与氢气一起由喷嘴（6）喷入一个高度为3.5米、温度为1200℃的反应塔（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10^-11atm，物料中铁氧化物的43.5%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的1350℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.5%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（10）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速至200r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速至400r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到10cm时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。

实施例2：

将粒度为200目的粉状钕铁硼废料，与氧质量百分比浓度为30%的富氧空气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为3.5米、温度为1000℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的铁和稀土被富氧空气快速氧化，废料中铁氧化率为99.85%、稀土氧化率为99.94%。氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由排出口（4）放出后，进入闪速还原炉。氧化烟气经收集器（3）上端的烟道（5）排出，经收尘后排空。

将闪速氧化产物与产物重量5%的sio2粉混匀后，与氢气一起由喷嘴（6）喷入一个高度为5.5米、温度为1300℃的反应塔（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10^-15atm，物料中铁氧化物的60.1%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的1450℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.6%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（10）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速至300r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速至600r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到15cm时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。

实施例3：

将粒度为300目的粉状钕铁硼废料，与氧质量百分比浓度为50%的富氧空气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为2.5米、温度为900℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的铁和稀土被富氧空气快速氧化，废料中铁氧化率为99.75%、稀土氧化率为99.91%。氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由排出口（4）放出后，进入闪速还原炉。氧化烟气经收集器（3）上端的烟道（5）排出，经收尘后排空。

将闪速氧化产物与产物重量3%的sio2粉、2%的cao粉混匀后，与一氧化碳气体一起由喷嘴（6）喷入一个高度为8.5米、温度为1450℃的反应塔（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10^-20atm，物料中铁氧化物的81.5%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的1550℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.8%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（10）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速至500r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速至800r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到18cm时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。

实施例4：

将粒度为50目的粉状钕铁硼废料，与氧质量百分比浓度为80%的富氧空气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为10.0米、温度为600℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的铁和稀土被富氧空气快速氧化，废料中铁氧化率为99.81%、稀土氧化率为99.89%。氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由排出口（4）放出后，进入闪速还原炉。氧化烟气经收集器（3）上端的烟道（5）排出，经收尘后排空。

将闪速氧化产物与产物重量0.5%的200目mgo粉、0.5%的200目b2o3粉混匀后，与天然气气体一起由喷嘴（6）喷入一个高度为12.0米、温度为1600℃的反应塔（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10^-16atm，物料中铁氧化物的82.7%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的1000℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.5%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（10）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速至600r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速至800r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到12cm时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。

实施例5：

将粒度为100目的粉状钕铁硼废料，与氧质量百分比浓度为21%的富氧空气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为2.0米、温度为400℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的铁和稀土被富氧空气快速氧化，废料中铁氧化率为99.42%、稀土氧化率为99.85%。氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由排出口（4）放出后，进入闪速还原炉。氧化烟气经收集器（3）上端的烟道（5）排出，经收尘后排空。

将闪速氧化产物与产物重量5%的100目sio2粉、3%的100目al2o3粉混匀后，与页岩气气体一起由喷嘴（6）喷入一个高度为2.0米、温度为1200℃的反应塔（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10^-25atm，物料中铁氧化物的69.9%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的1600℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.7%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（10）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速至800r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速至900r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到15cm时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。

实施例6：

将粒度为300目的粉状钕铁硼废料，与氧质量百分比浓度为100%的富氧空气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为25.0米、温度为1300℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，物料中的铁和稀土被富氧空气快速氧化，废料中铁氧化率为99.98%、稀土氧化率为99.99%。氧化产物飘落在反应塔下方的收集器（3），由排出口（4）放出后，进入闪速还原炉。氧化烟气经收集器（3）上端的烟道（5）排出，经收尘后排空。

将闪速氧化产物与产物重量18%的50目sio2粉、12%的50目mgo粉混匀后，与氢气和一氧化碳体积比为2:1的混合气体一起由喷嘴（6）喷入一个高度为25.0米、温度为1000℃的反应塔（7），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10^-20atm，物料中铁氧化物的73.5%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（8）时，穿过设置在沉淀池上方的1200℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.4%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（10）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（9）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。

铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（11）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（12）转速至1000r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（15）上。调整转鼓调速电动机（20）转速至1000r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（17）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到5cm时，停止进料，用刮刀（19）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（22）排出。