一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法

摘要

本发明公开了一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，所述方法包括以下步骤：（1）将超细粉充分氧化，得到超细粉氧化颗粒；（2）将超细粉氧化颗粒添加至正常粉料中进行混料，所述超细粉氧化颗粒占总混料质量的0.01~2.5%；（3）在转速为100~600rpm/min下，混料60~100min后，将混合好的粉料制备磁体，得到烧结磁铁。本发明采用钕铁硼气流磨生产过程产生的超细粉添加至正常粉料提高了材料利用率，实现了钕铁硼废料的循环利用，且无需烧结处理，工艺简单，安全性高，杂质含量低。

权利要求

1.一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：（1）将超细粉氧化，得到超细粉氧化颗粒；所述氧化过程为：将超细粉置于密闭环境中，通入氮气30 90min，再通入氮气和氧气的混合气1 240h，所述氧气体积浓度为5 20%；

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（2）将超细粉氧化颗粒添加至正常钕铁硼粉料中进行混料，所述超细粉氧化颗粒占总混料质量的0.01 2.5%；

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（3）在转速为100 600rpm/min下，混料60 100min后，将混合好的粉料制备磁体，得到烧~ ~结磁铁。

2.根据权利要求1所述的一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，步骤（2）中，所述超细粉氧化颗粒占总混料质量的2%。

3.根据权利要求1所述的一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，进行步骤（2）之前，先将超细粉氧化颗粒过80 120目筛，得到超细粉氧化颗粒平均粒径小于或等于1~微米。

4.根据权利要求1或3所述的一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，步骤（3）中，所述制备磁体步骤如下：a.将步骤（3）中混合好的粉料注入模具中，设定磁场强度为1.2 2T，压力为5 15MPa，进~ ~行取向成型得到生坯，生坯经过18 21Mpa等静压；

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b.将生坯放入真空烧结炉内，预抽真空60 100min，设定炉内真空度为1×E-1Pa，分段升~温至1060 1080℃，保温240 300min，然后充气冷却，完成烧结；

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c. 将烧结后的坯料回火处理，冷却至室温，制得烧结磁体。

5.根据权利要求4所述的一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，步骤b中所述分段升温过程依次为：以10℃/min的速率升温至400 450℃，保温40 80min；

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以3℃/min的速率升温至850 900℃，保温180  240min；

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以3.5℃/min的速率升温至1000 1040℃，保温30  60min；

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以3.5℃/min的速率升温至1060 1080℃，保温240  300min。

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6.根据权利要求4所述的一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，步骤c中所述回火处理过程为：将烧结后的坯料经过890 900℃保温120 150min进行第一段回火处理，~ ~再经过450℃ 560℃保温180 240min进行第二次回火处理。

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7.根据权利要求1或2或3或5的一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，其特征是，所述超细粉的组分及各组分重量百分比为：Nd和Pr的总重量为：29 30%，Dy：0 2%，Co、Cu和Al的~ ~总重量为：1.5 2.2%，Nb：0.1 0.5%，B：0.95 1%，余量为Fe。

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说明书

一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钕铁硼永磁材料制造技术领域，尤其是涉及一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法。

背景技术

[0002] 烧结钕铁硼磁体是当今世界上综合磁性能最强的永磁材料，以其超越于传统永磁材料的优异特性和性价比，广泛的应用在能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域，在国民经济中扮演重要角色。但在钕铁硼生产过程中尤其是气流磨制粉会产生0.5％～2％超细粉，这些超细粉的特点是稀土含量高、极易氧化燃烧、剩余磁化强度不高，这些特点造成超细粉在存放、使用中存在一定的危险和难度。为了节约资源，提高废弃资源的利用率，对钕铁硼超细粉进行回收利用具有重要的现实意义。

[0003] 传统工艺由于钕铁硼超细粉极易自燃，回收方法是将超细粉在空气中完全燃烧，再经稀土分离方法进行回收利用，存在回收率低、对环境污染大和周期长等问题。有研究者通过加强保护、降低过程含氧量方法进行烧结、回收。例如一种在中国专利上公开的一种烧结钕铁硼超细粉的回收方法，其公布号为CN105957677A，包括以下步骤：1)出粉：将气流磨设备中的超细粉转到氮气或惰性气体保护的密闭容器中；2)装炉：将装有超细粉的密闭容器置于真空烧结炉内，然后放至真空烧结炉中；3)排氧：通过气体置换使得烧结炉内氧含量小于100ppm；4)预烧：加热使得烧结炉内的容器熔化；5)抽真空：启动真空系统对真空烧结炉进行抽真空；6)高温烧结：加热至900～1170℃，保温1～5小时，淬冷至60℃以下出炉，得到超细粉合金。然而仍存在工艺流程长，过程复杂的问题。此外，还有一种在中国专利上公开的一种钕铁硼超细粉的回收方法，其公布号为CN105921736A，采用直接将超细粉添加至正常粉料中，然而由于超细粉活性大，直接添加容易造成安全隐患，也极易造成杂质。

发明内容

[0004] 本发明是为了克服钕铁硼超细粉的回收利用工艺中，存在工艺复杂，易造成安全隐患和导致杂质的问题，提供一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，避免直接添加超细粉造成的安全隐患，且工艺简单，成本低廉。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，所述方法包括以下步骤：

[0007] (1)将超细粉充分氧化，得到超细粉氧化颗粒；

[0008] (2)将超细粉氧化颗粒添加至正常粉料中进行混料，所述超细粉氧化颗粒占总混料质量的0.01～2.5％；

[0009] (3)在转速为100～600rpm/min下，混料60～100min后，将混合好的粉料制备磁体，得到烧结磁铁。若不经过氧化处理的超细粉直接添加至正常粉料极易造成最终磁体产生气孔，主要原因是未经氧化的超细粉表面活性高同时细粉之间极易团聚最后在烧结时团聚的细粉与正常的粉料收缩不一致形成气孔。在钕铁硼晶界中适当地添加超细粉氧化颗粒是一种有效改善钕铁硼磁性的方法，超细粉氧化颗粒主要起到以下两方面的作用：一是取代钕铁硼晶胞中铁的位置，修补晶体表面缺陷，使晶面变得平滑；二是在晶界相中形成均匀的一层非铁磁性相，削弱相邻晶体之间的磁交换耦合作用，消除退磁过程中由畴壁移动引发的晶畴反转现象。本发明所制备的钕铁硼是采用钕铁硼气流磨生产过程产生的超细粉添加至正常粉料，提高了材料利用率，实现了钕铁硼废料的循环利用。

[0010] 作为优选，步骤(1)的氧化过程为：将超细粉置于密闭环境中，通入氮气30～90min，再通入氮气和氧气的混合气1～240h，所述氧气浓度为5～20％。先通入氮气赶走超细粉所处环境内的空气和水蒸气，避免超细粉与水反应生成氨气导致杂质生成，从而生产综合性能高的钕铁硼。此外，本发明采用充分氧化超细粉使其失活的方法，既避免直接添加超细粉造成的安全隐患，也无需对超细粉进行烧结，工艺简单操作方便。

[0011] 作为优选，步骤(2)中，所述超细粉氧化颗粒占总混料质量的2％。

[0012] 作为优选，进行步骤(2)之前，先将超细粉氧化颗粒过80～120目筛，得到超细粉氧化颗粒平均粒径小于或等于1微米。

[0013] 作为优选，步骤(3)中，所述制备磁体步骤如下：

[0014] a.将步骤(3)中混合好的粉料注入模具中，设定磁场强度为1.2～2T，压力为5～15MPa，进行取向成型得到生坯，生坯经过18～21Mpa等静压；

[0015] b.将生坯放入真空烧结炉内，预抽真空60～100min，设定炉内真空度为1×E-1Pa，分段升温至1060～1080℃，保温240～300min，然后快速充气冷却，完成烧结；

[0016] c.将烧结后的坯料回火处理，快速冷却至室温，制得烧结磁体。

[0017] 作为优选，步骤b中所述分段升温过程依次为：

[0018] 以10℃/min的速率升温至400～450℃，保温40～80min；

[0019] 以3℃/min的速率升温至850～900℃，保温180～240min；

[0020] 以3.5℃/min的速率升温至1000～1040℃，保温30～60min；

[0021] 以3.5℃/min的速率升温至1060～1080℃，保温240～300min。

[0022] 作为优选，步骤c中所述回火处理过程为：将烧结后的坯料经过890～900℃保温120～150min进行第一段回火处理，再经过450℃～560℃保温180～240min进行第二次回火处理。

[0023] 作为优选，所述超细粉的组分及各组分重量百分比为：Nd和Pr的总重量为：29～30％，Dy：0～2％，Co、Cu和Al的总重量为：1.5～2.2％，Nb：0.1～0.5％，B：0.95～1％，余量为Fe。

[0024] 因此，本发明具有如下有益效果：(1)提高了材料利用率，实现了钕铁硼废料的循环利用；(2)采用充分氧化超细粉使其失活的方法，无需烧结处理，工艺简单，安全性高；(3)杂质含量低。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

[0026] 实施例1：

[0027] 一 种稀土 钕铁 硼超细 粉回收 利 用方法 ，将成 份为 ：(Nd 、Pr)29.5Dy2Co1.5Cu0.2Al0.5Nb0.3Fe余B0.96(wt％)的钕铁硼永磁材料，按照本发明的技术方案进行准备：按上述成分进行配料并以速凝薄片工艺制得钕铁硼永磁材料合金；采用氢破加气流磨方式对稀土钕铁硼永磁材料合金进行破碎，制得平均粒度在3.3μm的合金粉末。

[0028] 将超细粉置于密闭环境中，通入氮气30min，再通入氮气和氧气的混合气1h，氧气浓度为20％，得到超细粉氧化颗粒，过80目筛，得到超细粉氧化颗粒平均粒径小于或等于1微米。将超细粉氧化颗粒添加至正常粉料中进行混料，使超细粉氧化颗粒占总混料质量的0.01％；在氮气保护下，在转速为100rpm/min下，混料100min后，将混好的粉料注入模具中，设定磁场强度为1.2T，压力为15MPa，进行取向成型得到生坯，生坯经过18Mpa等静压。再将-1
生坯放入真空烧结炉内，预抽真空60min，设定炉内真空度为1×E Pa，进行分段升温：a.按升温速度10/℃升温至400℃℃保温80min；b.按升温速度3℃/min升温至850℃℃保温
240min；c按升温速度3.5℃/min升温至1000℃℃保温60min；d.按升温速度3.5℃/min升温至1060℃℃保温300min,然后快速充气冷却，完成烧结。将烧结后的坯料经过890℃℃保温
150min进行第一段回火处理，再经过450℃℃保温240min进行第二次回火处理然后快速冷却至室温，由此制得烧结磁体。取Φ10×10(mm)的标样进行磁性能测试，测试结果如表1所示：

[0029] 表1不同配方烧结磁体的磁性能

[0030]项目 添加超细粉氧化颗粒比例(％) Br/KGs HcJ/KOe (BH)m/MGsOe
项目1 0 12.8 22.5 39.32
项目2 0.01 12.76 22.9 39.09
项目3 0.02 12.69 23.12 38.63
项目4 0.03 12.58 22.35 37.95
项目5 0.04 12.37 21.53 36.72

[0031] 实施例2：

[0032] 一 种稀土 钕铁 硼超细 粉回收 利 用方法 ，将成 份为 ：(Nd 、Pr)30Dy1Co1.5Cu0.2Al0.4Nb0.3Fe余B0.97(wt％)的钕铁硼永磁材料，按照本发明的技术方案进行准备：按上述成分进行配料并以速凝薄片工艺制得钕铁硼永磁材料合金；采用氢破加气流磨方式对稀土钕铁硼永磁材料合金进行破碎，制得平均粒度在3.3μm的合金粉末。

[0033] 将超细粉置于密闭环境中，通入氮气90min，再通入氮气和氧气的混合气240h，氧气浓度为5％，得到超细粉氧化颗粒，过120目筛，得到超细粉氧化颗粒平均粒径小于或等于1微米。将超细粉氧化颗粒添加至正常粉料中进行混料，使超细粉氧化颗粒占总混料质量的
2.5％；在氮气保护下，在转速为600rpm/min下，混料60min后，将混好的粉料注入模具中，设定磁场强度为2T，压力为5MPa，进行取向成型得到生坯，生坯经过21Mpa等静压。再将生坯放入真空烧结炉内，预抽真空100min，设定炉内真空度为1×E-1Pa，进行分段升温：a.按升温速度10/℃升温至450℃保温40min；b.按升温速度3℃/min升温至900℃保温180min；c按升温速度3.5℃/min升温至1040℃保温30min；d.按升温速度3.5℃/min升温至1080℃保温
240min，然后快速充气冷却，完成烧结。将烧结后的坯料经过900℃保温120min进行第一段回火处理，再经过560℃保温180min进行第二次回火处理然后快速冷却至室温，由此制得烧结磁体。取Φ10×10(mm)的标样进行磁性能测试，测试结果如表2所示：

[0034] 表2不同配方烧结磁体的磁性能

[0035]项目 添加超细粉氧化颗粒比例(％) Br/KGs HcJ/KOe (BH)m/MGsOe
项目1 0 13.27 18.83 42.24
项目2 0.01 13.22 19.21 41.95
项目3 0.02 13.15 19.56 41.52
项目4 0.03 12.96 18.16 40.34
项目5 0.04 12.89 17.68 39.87

[0036] 实施例3：

[0037] 一种稀土钕铁硼超细粉回收利用方法，将成份为：(Nd、Pr)31Co1Cu0.2Al0.5Nb0.4Fe余B0.98(wt％)的钕铁硼永磁材料，按照本发明的技术方案进行准备：按上述成分进行配料并以速凝薄片工艺制得钕铁硼永磁材料合金；采用氢破加气流磨方式对稀土钕铁硼永磁材料合金进行破碎，制得平均粒度在3.3μm的合金粉末。

[0038] 将超细粉置于密闭环境中，通入氮气60min，再通入氮气和氧气的混合气150h，氧气浓度为16％，得到超细粉氧化颗粒，过100目筛，得到超细粉氧化颗粒平均粒径小于或等于1微米。将超细粉氧化颗粒添加至正常粉料中进行混料，使超细粉氧化颗粒占总混料质量的2％；在氮气保护下，在转速为300rpm/min下，混料80min后，将混好的粉料注入模具中，设定磁场强度为1.4T，压力为10MPa，进行取向成型得到生坯，生坯经过20Mpa等静压。再将生坯放入真空烧结炉内，预抽真空80min，设定炉内真空度为1×E-1Pa，进行分段升温：a.按升温速度10/℃升温至420℃保温60min；b.按升温速度3℃/min升温至870℃保温200min；c按升温速度3.5℃/min升温至1020℃保温45min；d.按升温速度3.5℃/min升温至1070℃保温270min,然后快速充气冷却，完成烧结。将烧结后的坯料经过895℃保温135min进行第一段回火处理，再经过500℃保温210min进行第二次回火处理然后快速冷却至室温，由此制得烧结磁体。取Φ10×10(mm)的标样进行磁性能测试，测试结果如表3所示：

[0039] 表3不同配方烧结磁体的磁性能

[0040]项目 添加超细粉氧化颗粒比例(％) Br/KGs HcJ/KOe (BH)m/MGsOe
项目1 0 13.38 17.25 42.96
项目2 0.01 13.3 17.68 42.48
项目3 0.02 13.23 18.32 41.99
项目4 0.03 13.08 16.82 41.03
项目5 0.04 12.85 16.35 39.62