[发明专利]一种从钕铁硼磁材废料中萃取回收钴元素的简便化工业方法

说明书

技术领域

本发明属于废弃资源综合利用的技术领域，具体涉及一种从钕铁硼磁材废料中萃取回收钴元素的简便化工业方法。

背景技术

钕铁硼永磁材料（NdFeB）是1982 年发现的迄今为止磁性能最强的永磁材料，已广泛应用于计算机、医学器械、通讯器件、电子器件、磁力机械等领域。目前国内钕铁硼产业己达到每年十万吨级规模，且仍在不断增长。就化学构成来说，钕铁硼磁材中30%左右为稀土元素（其中90%以上是Nd），65～69%为Fe元素，另含1.1～1.2%的B元素。大量研究表明，在NdFeB磁材中钴元素的添加有助于减弱主相Nd₂Fe₁₄B晶粒尖的磁耦合作用，增加微磁参数αk值，最终导致NdFeB合金的矫顽力提升。近年来，在NdFeB永磁材料生产中添加一定量的钴元素以提高磁体矫顽力，已经成为了一个钕铁硼磁材行业的普遍选择。目前行业内常见的含钴钕铁硼磁材中钴元素添加量一般在1.8～5.6%之间，更有一些高钴型产品中钴元素含量会达到6%以上。

从钕铁硼永磁材料的生产过程来看，其生产加工的每一环节都不可避免地会产生废料或废品，废料的产生比例达到30%以上；目前国内钕铁硼废料产生量已达到每年3万吨以上。钕铁硼废料，就其化学成分而言，与磁材成品是基本一致的。钕铁硼废料中Nd等稀土元素含量丰富，因此，钕铁硼废料的资源化回收产业收技术在近几年发展迅速。目前，国内钕铁硼废料回收产业几乎都是以回收提取其中的稀土元素作为产业目标，主要的工艺方法是采用湿法冶金工艺。

众所周知，钴是一种极其重要的战略金属，其物理、化学性能优异，是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。而我国钴矿资源严重缺乏，绝大多数为伴生资源，均作为矿山副产品回收；目前开发利用较好的一些矿区中矿床的含钴品位仅为0.02～0.18%。钴元素的提取本就十分困难，钴金属主要是从镍铜等重金属冶炼过程中提取和自化工系统回收而得。随着国内钴的年消费量逐年增加，国内目前绝大部分的钴原料（硫化铜镍矿、钴硫精矿、砷钴矿、含钴废料等）需要依赖进口。

作为第三代稀土永磁材料，相比第一代稀土永磁材料（RECo₅）、第二代稀土永磁材料（RE₂TM₁₇）来说，钕铁硼永磁材料中所含钴元素的质量分数大幅度减少。然而，相比镍铜等重金属冶炼过程中转炉渣等冶炼废渣而言，就钴元素含量而言，钕铁硼废料无疑更具资源化利用价值。另一方面，国内钕铁硼磁材产能早就超过全球的50%，每年的钕铁硼磁材产量十分巨大，保守估算，在各类钕铁硼废料中所包含的钴元素按照单质Co计也已达到在数百吨/年。因此，钕铁硼磁材废料应该作为一类钴元素的重要二次资源，对钕铁硼废料的钴元素加以综合回收利用，在一定程度上对于缓解我国钴资源缺乏状况具有积极意义。

钕铁硼废料回收利用的产业技术热点一直以来是如何回收利用其中的稀土元素。多年以来，也有不少的科研工作者相继开展了从钕铁硼废料中回收钴及其他有价金属的研究工作。已有研究工作主要是以下几个工艺方案：

（1）余液除铁后沉淀回收钴：采用硫酸分解钕铁硼废料，通过草酸沉淀或者复盐沉淀回收稀土；在回收稀土后的余液中通过黄钠铁矾法除铁，碳铵沉淀或者硫化物沉淀回收钴。主要文献：张万琰等人，从钕铁硼废料中回收稀土及氧化钴的条件试验[J]，江西有色金属，2001，15(4):23；陈卫平等人，NdFeB废料中钴的回收研究[J]，稀有金属与硬质合金，2006，34(2):55；陈冬英等人，硫化沉淀法从废旧钕铁硼回收稀土的余液中提取钴[J]，江西有色金属，2007，21(3):17。

（2）余液除铁后萃取分离钴：许涛等人报导了通过硫酸全溶钕铁硼废料，在回收稀土后的余液中，通过黄钠铁矾法除铁后，进一步通过萃取分离来提取回收钴。陈云锦等人报导了通过浓盐酸全溶钕铁硼废料，先行萃取除铁，在除铁萃余液中用P₅₀₇进行RE萃分，在萃余液中通过碳酸盐沉钴而得到碳酸钴。简启发报导了针对废旧稀土永磁材料通过盐酸溶液进行浸出，在浸出中通过针铁矿沉淀除铁后得到净化液，净化液通过P₅₀₇萃取稀土元素，在萃余液中通过草酸回收钴元素。相关具体文献：许涛等人，钕铁硼废料中钕、镝及钴的回收[J]，稀土，2004，25(2):31；陈云锦等人，全萃取法回收钕铁硼废料中的稀土与钴[J]，中国资源综合利用，2004，6:10；简启发，从废旧稀土钴永磁材料中回收钴的研究[J]，江西有色金属，1999，13(3):34。