稀土永磁材料废料回收利用研究.doc

第一章摘要及概论 1第二章生产技术与物料衡算 32.1敘铁硼废料处理技术 32. 2本项目生产技术选择 62. 3物料衡算 6第三章 工程的主要内容 83. 1 工程项目组成 83. 2生产工艺流程 93. 3生产工艺流程简述 103. 4主要原、辅材料及水、电、消耗指标 103. 5主要设备 113. 6总平面布置 123. 7 土建工程项目 123. 8工程项目运输量指标 153. 9辅助工程实施方案 151） 给排水方案： 152） 动力配电、照明、可燃气体探测方案 163） 防雷、防静电方案 164） 消防设备与设施方案 17第卩4章环境保护 174.1、 采用的环境保护标准 174.2、 主要污染及污染物 17422项目污染源强汇总 184.3、 “三废”及噪声治理方案 19第五章坏境与职业安全风险 195. 1 设计的主要依据 205. 3风险防范扌昔施 20稀土永磁材料废料回收利用第一章摘要及概论钱铁硼是当今世界发展最快的稀土永磁材料，由于其性能优越， 性价比优异,被广泛地应用于国防军工、航空航天、计算机、电子工 业、医疗器械等领域，从20世纪80年代初几百吨产量,发展到今天的4 万吨左右，每年递增25%以上，是功能材料中发展最快的品种之一。

随着国内和国际对钱铁硼材料需求的快速壇长，由此产生了钦铁 硼磁体废料的回收问题最大限度地搞好钱铁硼磁体废料的综合利用, 对于节省资源、落实科学的发展观、建设节约型和谐社会，搞好环境 保护，提高经济效益,都有十分积极的作用，是我们在搞好循环经济的 过程中应该引起重视的一项新课题钱铁硼磁体废料是在制作钺铁硼磁体器件的切割、打磨等加工过 程中产生的，也有少量的不合格的钱铁硼磁体，这些废料的量约占敛 铁硼磁体总量的30%左右以此计算，世界每年敛铁硼磁体废料的总 量约在1.5万吨左右，其中大部分集中在中国和日本，约占0.5万吨， 其余集中在欧美国家敘铁硼磁体废料与钱铁硼磁体器件的成份一样，都是由稀土（以 钱为主，其余为错和镐，部分钱铁硼含銃、铁和硼组成的，其中稀土含 量约为33%,硼为1 %,其余是纯铁在32%的稀土中,钱:为24%,错为 5%,锚为2%,鉞为1%从敘铁硼磁体废料的成份中我们可以看到， 无论是稀土还是纯铁，都是有充分利用价值的我国是稀土资源大国，占世界稀土资源总量的70%以上,但由于 稀土资源是战略资源，我国为此制定了保护性升采，避免资源浪费和 防止环境污染的宏观调控政策目前,我国已从20世纪末的年产12万 吨稀土精矿（以REO计）调整到目前年产7万吨稀土精矿（以REO计） 的水平，由于氟碳饰矿中鯛肺量占总稀土的78%,错钱量占总稀土的 18%,生产与市场一方面造成辆肺产品的积压，一方面又使得敘、错、 镐、鉞的供应不足，这种生产与需求的不平衡，也为我们提出了如何提 高枚、错、鏑、鉞利用率的问题。

由于全球对敛铁硼磁体需求的快速增长，钱:、错、镐、鉞的供应 短缺约为4000吨/年左右，如果能将钱铁硼磁体废料加以回收利用， 不仅可以提高经济效益，而且可以减少环境污染，这对于落实科学 发展观，建设节约型和谐社会都有着积极的意义鉴于日本是世界钱铁硼磁体生产大国，产量仅次于我国,年产量 达1.5万吨以上，由于受到我国稀土初级产品、稀土精矿、稀土原料产 品类不出口或限制出丨I的影响，以及生产劳动力成本过高和原辅材料 不配套等原因，近十年来该国已停止了对稀土初级产晶的加工生产， 其产出的做铁硼磁体废料回收处理再利用困难，拟向我国出口，如果 以钦铁硼磁体废料3000吨计，若经处理全部回收综合利用,可生产 840吨的稀土钱、错、镐、鉞,其中钱为672吨,错为126吨,纟商为51 吨,鉞为9吨，并可生产高纯度的氧化铁2520吨,产品依照现行价格计 算,产值达2亿元，利润在5000万元以上，为国家缴纳税金4000万 元以上由此可以看出，其经济效益是显著的我国每年可产生做铁硼废料约为8000吨目前,国内钦铁硼废料 的回收价格是每吨9000元左右（干吨），供不应求，从中可以看出， 其潜在的综合利用价值第二章生产技术与物料衡算2.1牧铁硼废料处理技术现阶段做铁硼废料处理生产工艺有：焙烧酸解草酸沉积分离法, 焙烧酸解盐析分离法，酸解草酸沉积分离法，酸解盐析分离法。

其技 术特征介绍如下：A：焙烧酸解草酸沉积分离法以钱铁硼废料为原料，在焙烧炉中焙烧（600C）,生成氧化敘和氧 化铁，再经20%的硫酸溶解，再用草酸将稀土沉淀下来，经洗涤焙烧 （850C）即得氧化敘而铁的回收则是滤液蒸发、浓缩、重结晶徳 硫酸铁该反应的特点能耗大（两部高温焙烧），原材料消耗大，焙 烧产生的粉尘和废气多主要反应：焙烧过程：Nd+O2=Nd2O3 Fe+O2=Fe2O3酸解过程：Nd2O34-H2SO4=Nd2(SO4)3+H2OFe?汁 H zSOfFsCSOQs+HzC)草酸分离：Nd2(SO4)3+H9C2O4= Ndo(C^O4)3 + HoSO4A 1焙烧过程：Nd2(C2O4)3=Nd2O3+CO2B：焙烧酸解盐析分离法以钱铁硼废料为原料，在焙烧炉中焙烧(600C),生成氧化敘和氧 化铁，再经20%的硫酸溶解，在倒入硫酸钠得稀土硫酸钠沉淀，将沉 淀溶解加入氢氧化钠后产生氢氧化枚，再经锻烧(400C)即可得到 纯的氧化钱，同时此工艺的硫酸铁经冷凝结晶后可得较纯的硫酸铁 到这种工艺同样耗能较高(要锻烧),焙烧产生的粉尘和废气多主要反应：焙烧过程：Nd4-O2=Nd2O3 Fe+O2=Fe2O3酸解过程：N^Ch+HzSCU二Nd2(SO4)3+H2。

FqO 汁 H 2SO4二Fd2(SC)4)3+H2O盐析：Nd2(SO4)3+ Na2SO44-xH2O= Nd2(SO4)3- Na2SO4 xH2C▼碱转换：Nd2(SO4)3+ NaOH= Nd (OH)： + Na2SO4▼焙烧：Nd (OH)2= Nd2O3+H2OC：酸解草酸沉积分离法由于釵铁硼废料的成分都易溶于酸，故用酸解法不仅可以省下锻 烧法消耗的大量能量，还可以得到大量的副产品氢气，降低成本，增 加效益本法用30%硫酸将钱:铁硼废料溶解，将产生的氢气收集储存, 所得溶液经过滤后，再用草酸将稀土沉淀下来，经洗涤焙烧(850C) 即得氧化枚该反应的特点能耗大(850C高温焙烧)，硫酸亚铁品位 低主耍反应：酸解过程：Nd+HgSCU二Nd2(SO4)3+H2Fe4-H2SO4=FeSO44-H|草酸分离：NdVSOd+HzGO尸 Nch(GO4)3 + H0SO4A 1焙烧过程：Nd2(C2O4)3=Nd2O3+CO2D：酸解盐析分离法本法用30%硫酸将钱铁硼废料溶解，将产生的氢气收集储存，所得 溶液经过滤后，在倒入硫酸钠得稀土硫酸钠沉淀，将沉淀溶解加入氢 氧化钠后产生氢氧化饮，再经燉烧(400C)即可得到纯的氧化饮， 同时此工艺的硫酸亚铁经冷凝结晶后可得较纯的硫酸亚铁。

此方法的 特点是能耗低，产生的废气少，且Na2SO4可循环使用主要反应：酸解过程：Nd+H2SO4=Nd2(SO4)3+H2Fe+H2SO4=FeSO4+H|盐析：Nd2(SO4)3+ Na2SO44-xH2O= Nd2(SO4)3- Na2SO4 xH2C碱转换：Nd2(SO4)3+ NaOH= Nd (OH)[+ Na2SO4焙烧：Nd (OH)3= Nd2O3+H2O2・2本项目生产技术选择本项目采用酸解盐析分离法，此方法的特点是在同样的算消耗下， 得到大量的氢气，提高了经济效益，并且在整个工艺中节约能源，减 少了废气及废水的排放，整体上做到了绿色循环经济2. 3物料衡算本项目原材料特点得出本项目生产工艺物料平衡表与物料与水平 衡图：生产工艺物料平衡表投 入产 出物料名称投入量（吨/年）物料名称产品（吨/年）枚铁硼废料3000Nd2O31119. 732298%硫酸4505. 6382FeSO45467. 5671氢氧化钠532.4482气85. 2962水11782硫酸钠1418. 0732硫酸钠472.6411水7476合计20292.727314566.6687NdFeB废料3000t溶液放入硫酸钠 艾盐沉降中再利用NdFeB废料制取NdzOs和硫酸亚铁天物料衡算第三章工程的主要内容3.1工程项目组成项目组成表序号工程类别工序洛称规模备注1主要生产工程NdFeB废料的反应 回收工段3000吨/年氢气压缩工段83吨/年2公用工程变配电80KVA给排水消防3储运工程氢气储存区400m2氧化铁储存区200m2硫酸亚铁储存区200 m2硫酸储存区300 m2氢氧化钠储存区300 m2NdFeB原料储存区200 m23・2生产工艺流程汾液放入硫酸钠复扯沉降中再利用废气NdFeB废料制取NdzOs和氧化铁天流程图3・3生产工艺流程简述该项目以NdFeB废料为原料，采酸解法对NdFeB废料进行分离 提纯，主要工艺流程为：先将NdFeB废料磨碎；用30%恋0彳溶解； 将产生的氢气通入氢气压缩机内储存；得到的溶液过滤；向滤液中加 入硫酸钠的稀土复盐沉淀；将得到的复盐沉淀进行过滤洗涤，沉淀再 经溶解，再用氢氧化钠沉淀，将沉淀过滤洗涤，的氢氧化钱，氢氧化 钱:经干燥焙烧（400C）即得纯氧化钱，而滤液则利用焙烧产牛:的热 量蒸发结晶得硫酸钠；而前面复盐过滤产生的滤液由于主要含有硫酸 亚铁，经蒸发、冷凝重结晶后得硫酸亚铁，剩余溶液含有大量的硫酸 钠，利用这些硫酸钠还可以再一步将稀土沉降下来，是整个工艺中的 硫酸钠循环使用。

3・4主要原.辅材料及水.电.消耗指标主要原、辅材料及水、电、蒸汽消耗指标类别名称单耗t/t产品 （以 NdQ）年耗量（t/a）来源备注原料NdFeB 废 料2.67923000外购辅料浓硫酸4.01674505. 6382外购辅料硫酸钠0.4221反应所得辅料氢氧化钠0.7132532.448水软水5.35846000口来水电100度/吨300000 度3. 5主要设备主要设备一栏表序号设备名称规格型号材料单位数量备注1NdFeB 废 料粉碎机组合件台210KW防爆电机2酸解反应槽塑料台43氢气收集压缩机IH-5O-32-16O组合件台23KW防爆电机4压滤机碳钢台45反应器碳钢台46焙烧炉搪玻璃台27加料泵IH50-32-360。