【摘要】：在從電子廢棄物中回收有價金屬的大背景下,作為戰(zhàn)略資源的稀土金屬自然成為了回收的重點。稀土原材料大部分都用于生產(chǎn)電子產(chǎn)品中一個叫做釹鐵硼磁體的部件,且釹鐵硼磁體中的稀土含量也特別高。因此,從廢棄釹鐵硼磁體中回收稀土金屬具有重要的意義,并逐漸成為各國科學(xué)家研究的重點。目前,從廢棄釹鐵硼磁體中回收稀土金屬的工藝研究以干法工藝和濕法工藝為主。本論文在分析了現(xiàn)有干法工藝和濕法工藝優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,分別針對現(xiàn)有干法工藝和濕法工藝的缺點,進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新研究,主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)為了證明生物炭能夠用于回收稀土金屬,利用廢棄生物質(zhì)制備了一種生物炭作為干法提取劑,通過碳/氫化-水解工藝來回收廢棄釹鐵硼磁體中的稀土金屬。用X射線衍射、掃描電鏡、能譜分析等手段對稀土金屬在回收過程中的轉(zhuǎn)化機制進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,在碳/氫化過程中,釹鐵硼磁體中的稀土金屬能分別與生物炭中的碳和進(jìn)一步熱解產(chǎn)生的氫氣反應(yīng),生成相應(yīng)的稀土碳化物和稀土氫化物。稀土碳化物與稀土氫化物在水解過程中都能與水反應(yīng)生成稀土氫氧化物,從而實現(xiàn)稀土金屬的高效回收。(2)為了得到最佳的稀土回收條件,對碳/氫化過程中的材料放置方式、溫度和釹鐵硼粉末層厚度三個因素對稀土回收率和回收產(chǎn)物純度的影響進(jìn)行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明,在當(dāng)前實驗條件下,材料以粉末形式分層放置、溫度為1400℃、釹鐵硼粉末層厚度為1 mm時,稀土的回收率可達(dá)88.4%,稀土氫氧化物純度高達(dá)99.43%。(3)為了研究球磨活化法對樣品性質(zhì)的影響,利用球磨機以不同的轉(zhuǎn)速對樣品進(jìn)行球磨活化預(yù)處理,并通過粒徑分布、X射線衍射、掃描電鏡等手段對活化前后的樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,球磨活化法會通過機械力的作用造成樣品的粒徑減小、比表面積增加和晶體結(jié)構(gòu)缺陷等,使得樣品反應(yīng)活性增強,從而促進(jìn)稀土金屬在浸出過程中的浸出率和浸出速率。(4)為了得到最佳的稀土浸出條件,研究了球磨轉(zhuǎn)速、鹽酸濃度和固液比三個因素對稀土浸出效果的影響。結(jié)果表明,在當(dāng)前實驗條件下,球磨轉(zhuǎn)速為650 rpm、鹽酸濃度為0.4 M、固液比為100 g L~(-1)時,稀土的浸出率與浸出速率綜合效果最好,且鹽酸的使用量最少。最終,回收獲得的稀土氧化物純度可達(dá)99.9%。
【圖文】：

本文所使用的主要實驗試劑名稱、規(guī)格以及生產(chǎn)廠家如表 2-2 所示表 2-2 實驗試劑Table 2-2 Experimental reagent試劑名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠家高純氮氣 99.99% 廣州市緯歐氣體有限公司高純氬氣 99.99% 廣州市緯歐氣體有限公司鹽酸 36%-38%，分析純 廣州化學(xué)試劑廠草酸 AR，分析純 天津大茂化學(xué)試劑廠.2 廢棄釹鐵硼磁體的預(yù)處理本研究所使用的廢棄釹鐵硼磁體來源于深圳一家電子廢棄物回收公司，，如圖 2-1示。從圖中可以看出，釹鐵硼磁體顆粒由于具有很強的磁性都粘結(jié)在一起，所以要其進(jìn)行退磁處理。

就是研究利用這種廢棄生物質(zhì)熱解制備一種生物炭作為提取劑，用來處理廢棄釹鐵體，從而既可以實現(xiàn)稀土的高效回收，又能夠?qū)r(nóng)林廢棄物進(jìn)行資源化利用。.2 實驗部分.2.1 生物炭的制備本研究所使用的廢棄生物質(zhì)為楊木屑（圖 3-1a），來自江蘇連云港的一家木材加。為了使楊木屑在熱解時均勻受熱，先用高速破碎機對其進(jìn)行破碎，并用 60 目的篩篩分獲得粒徑小于 250 μm 的木屑粉末作為熱解前驅(qū)體（粒徑大于 250 μm 的木屑行破碎后篩分）。取適量的木屑粉末置于石英舟中，再把石英舟放到高溫管式爐里面后以 50 mL min-1的流量通入氮氣；之后在程序的控制下將其從室溫加熱至 800 °C溫 60 min 后關(guān)閉電源，使樣品隨爐冷卻，即獲得生物炭。最后再用 100 目的標(biāo)準(zhǔn)篩分獲得粒徑小于 150 μm 的生物炭（圖 3-1b），密封于樣品袋中，再存放在玻璃干燥保存?zhèn)溆谩?
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X705

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2607220