Способ выделения оксидов редкоземельных элементов из шлифотходов от производства постоянных магнитов
Владельцы патента RU 2369561:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение может быть использовано для получения смеси оксидов РЗЭ для их повторного использования при производстве постоянных магнитов. Шлифотходы, содержащие соединения РЗЭ, смешивают с фторидом-гидродифторидом аммония, который берут в избытке до 20% от стехиометрического соотношения. Смесь нагревают до 230°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения летучих соединений фторидов углерода, бора и других неметаллов. Твердый остаток фторидных соединений РЗЭ, кремния, алюминия и железа, нагревают до температуры более 320°С для сублимационного отделения соединений кремния. Образовавшийся твердый остаток подвергают водному выщелачиванию для отделения соединений железа. Нерастворимые фториды РЗЭ и алюминия переводят в оксидную форму пирогидролизом и затем измельчают. Оксиды РЗЭ отделяют от оксида алюминия магнитной сепарацией. Изобретение позволяет выделить соединения РЗЭ, очищенные от примесей углерода, бора, кремния, железа и алюминия.
Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо получить редкоземельные элементы (РЗЭ), очищенные от примесей.
Известен способ переработки отходов постоянных магнитов, содержащих редкоземельные элементы, включающий термообработку, растворение отходов в минеральной кислоте и экстракцию редкоземельных элементов из полученного раствора нейтральными фосфорорганическими соединениями [заявка на изобретение RU96114299]. Недостатком данного способа является образование большого количества сбросных вод.
Известен способ, прототип, включающий операции сушки шлифотходов, окисления при 550-650°С, магнитной сепарации смеси оксидов и последующего фторирования элементным фтором при температурах 200-350°С. Полученную смесь фторидов металлотермически восстанавливают внепечным способом с получением лигатур и магнитных сплавов [патент RU 2111833]. Недостатком данного способа является использование дорогостоящего фторирующего реагента - элементарного фтора.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа выделения РЗЭ из шлифотходов от производства постоянных магнитов.
Шлифотходы от производства постоянных магнитов помимо РЗМ - Fe - В состоят на 10-30 мас.% из влаги, на 5-14 мас.% из кислорода, на 5-7 мас.% из углерода, до 5 мас.% из примесей кремния, алюминия и др.
Поставленная задача достигается тем, что смешивают избыток до 20% от стехиометрического соотношения фторид-гидродифторид аммония с пастообразными шлифотходами и нагревают до температуры 230°С. Выдерживают при данной температуре до полного отделения летучих соединений фторидов углерода, бора и других неметаллов.
Твердый остаток, представленный фторидными соединениями РЗМ, кремния, алюминия и железа, нагревают выше 320°С для сублимационного отделения фторидного соединения кремния. Твердый остаток, представленный фторидными соединениями РЗЭ, алюминия и железа, подвергают водному выщелачиванию. В раствор переходит фторид железа, при обработке раствора аммиачной водой в твердом виде выделяется гидроксид железа. Нерастворимые фторидные соединения РЗЭ и алюминия подвергают пирогидролизу при 600°С до полного перехода фторидных соединений РЗЭ в оксиды. Оксиды РЗЭ и алюминия измельчают и направляют на магнитную сепарацию для отделения немагнитной фракции (оксида алюминия).
Возможна предварительная сушка и окисление шлифотходов. Гидрофторирование оксидов РЗЭ не приведет к выделению элементного водорода, образующегося в результате гидрофторирования фторидами аммония металлов.
В результате перечисленных операций получается смесь оксидов РЗЭ, очищенных от примесей углерода, бора, кремния, железа и алюминия.
Пример 1.
Навеску, состоящую из 10 г шлифотходов от производства постоянных магнитов (17% - влага, 3% - углерод, 2% - оксиды РЗЭ, 76% - РЗЭ, 1% - оксид алюминия, 0,9% - кремний, 1% - бор) и 25,6 г NH4F, помещают в платиновый тигель и нагревают до 230°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения газообразных фторидных соединений неметаллов, аммиака и воды; далее смесь нагревают до 400°С и выдерживают при этой температуре до полного отделения фторидного соединения кремния. Твердый остаток заливают 100 мл воды, отфильтровывают твердый остаток, который прокаливают при 600°С в течение 60 мин с подачей в камеру печи паров воды. Полученный спек измельчают и подвергают магнитной сепарации. Магнитная фракция представляет собой смесь оксидов Nd, Dy, Tb, содержание оксида алюминия - 0,15%, оксида железа - 0,08%, кремний, бор и углерод - следы.
Пример 2.
Отличается от примера 1 тем, что в качестве фторирующего реагента используют гидродифторид аммония массой 16,37 г. Магнитная фракция представляет собой смесь оксидов Nd, Dy, Tb, содержание оксида алюминия - 0,11%, оксида железа - 0,06%, кремний, бор и углерод - следы.
Пример 3.
Отличается от примера 1 тем, что предварительно проводят сушку и окисление шлифотходов. Магнитная фракция представляет собой смесь оксидов Nd, Dy, Tb, содержание оксида алюминия - 0,12%, оксида железа - 0,05%, кремний, бор и углерод - следы.
Способ выделения оксидов РЗЭ из шлифотходов от производства постоянных магнитов, включающий магнитную сепарацию, фторирование шлифотходов и перевод полученных фторидов РЗЭ в оксидную форму, отличающийся тем, что сначала проводят фторирование шлифотходов, в качестве фторирующего реагента используют фторид-гидродифторид аммония, профторированные продукты очищают от соединений железа методом водного выщелачивания, после чего полученные фториды РЗЭ и алюминия переводят в оксидную форму пирогидролизом и проводят магнитную сепарацию с выделением целевого продукта.
