年处理3000吨钕铁硼废料提取稀土氧化钕与氧化铁的工厂初步设计

年处理3000吨钕铁硼废料提取稀土氧化钕与氧化铁的工厂初步设计

第一章再要及概论 (2)

第二章生产技术与物料衡算 (4)

2.1 钕铁硼废料处理技术 (4)

2.2本项目生产技术选择 (7)

2.3 物料衡算 (7)

第三章工程的主要内容 (9)

3.1 工程项目组成 (9)

3.2生产工艺流程 (10)

3.3生产工艺流程简述 (11)

3.4主要原、辅材料及水、电、消耗指标 (11)

3.5 主要设备 (12)

3.6总平面布置 (13)

3.7土建工程项目 (13)

3.8工程项目运输量指标 (16)

3.9辅助工程实施方案 (16)

1)给排水方案： (16)

2)动力配电、照明、可燃气体探测方案 (17)

3)防雷、防静电方案 (17)

4)消防设备与设施方案 (18)

第四章环境保护 (18)

4.1、采用的环境保护标准 (18)

4.2、主要污染及污染物 (18)

4.2.2项目污染源强汇总 (19)

4.3、“三废”及噪声治理方案 (20)

第五章环境与职业安全风险 (20)

5.1 设计的主要依据 (21)

5.3 风险防范措施 (21)

第一章再要及概论

钕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。

随着国内和国际对钕铁硼材料需求的快速增长,由此产生了钦铁硼磁体废料的回收问题。最大限度地搞好钕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。

钕铁硼磁体废料是在制作钕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钕铁硼磁体,这些废料的量约占钕

铁硼磁体总量的30％左右。以此计算,世界每年钕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。

钕铁硼磁体废料与钕铁硼磁体器件的成份一样,都是由稀土（以钕为主,其余为镨和镝,部分钕铁硼含鉽、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,钕为24％,镨为

5％,镝为2％,鉽为1％。从钕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开采,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,由于氟碳铈矿中镧铈量占总稀土的78％,镨钕量占总稀土的18％,生产与市场一方面造成镧铈产品的积压,一方面又使得钕、镨、镝、鉽的供应不足,这种生产与需求的不平衡,也为我们提出了如何提高钕、镨、镝、鉽利用率的问题。

由于全球对钕铁硼磁体需求的快速增长, 钕、镨、镝、鉽的供应短缺约为4000吨/年左右, 如果能将钕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。

鉴于日本是世界钕铁硼磁体生产大国,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口的影响,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品的加工生产, 其产出的钕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吨的稀土钕、镨、镝、鉽,其中钕为672吨, 镨为126吨, 镝为51吨,鉽为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。

我国每年可产生钕铁硼废料约为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 钕铁硼废料处理技术

现阶段钕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

以钕铁硼废料为原料，在焙烧炉中焙烧（600℃），生成氧化钕和氧化铁，再经20%的硫酸溶解，再用草酸将稀土沉淀下来，经洗涤焙烧（850℃）即得氧化钕。而铁的回收则是滤液蒸发、浓缩、重结晶德硫酸铁。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：Nd2O3+H2SO4=Nd2(SO4)3+H2O

Fe2O3+H2SO4=Fe2(SO4)3+H2O

草酸分离：Nd2(SO4)3+H2C2O4= Nd2(C2O4)3 + H2SO4

焙烧过程：Nd2(C2O4)3=Nd2O3+CO2

B：焙烧酸解盐析分离法

以钕铁硼废料为原料，在焙烧炉中焙烧（600℃），生成氧化钕和氧化铁，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钕，再经煅烧（400℃）即可得到纯的氧化钕，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（要煅烧），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：Nd2O3+H2SO4=Nd2(SO4)3+H2O

Fe2O3+H2SO4=Fe2(SO4)3+H2O

盐析：Nd2(SO4)3+ Na2SO4+xH2O= Nd2(SO4)3· Na2SO4·xH2O

碱转换：Nd2(SO4)3+ NaOH= Nd (OH)2 + Na2SO4

焙烧：Nd (OH)2= Nd2O3+H2O

C：酸解草酸沉积分离法

由于钕铁硼废料的成分都易溶于酸，故用酸解法不仅可以省下煅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