《NdFeB廢料熔鹽電解法製備Mg-Nd基合金的機理研究》是依託安徽工業大學，由華中勝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：NdFeB廢料熔鹽電解法製備Mg-Nd基合金的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：華中勝
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了節約資源、保護環境，對NdFeB廢料進行回收意義重大。目前，多採用濕法冶金工藝對其進行回收，此過程需消耗大量的酸，且易造成環境污染，而採用熔鹽電解法可克服上述問題。本項目利用熱力學和動力學方法對NdFeB廢料在氯化鎂熔鹽中的溶解過程及氯化物熔鹽體系的電解過程進行深入研究，藉助ICP、TGA/DSC、SEM、XRF和XRD等方法對溶解和電解反應的產物進行表征，進而闡明從NdFeB廢料中提取稀土的動力學過程和反應機理，並以該熔鹽提取液為基本電解質組成，研究電解質組成、雜質、陰極合金成分、電解條件等因素對電解製取Mg-Nd基合金的影響及電化學機制。基於以上研究，建立NdFeB廢料熔鹽電解法製備Mg-Nd基合金的新技術。本項目的成功實施，將為NdFeB廢料的回收與綜合利用提供理論和技術指導，不僅可望在回收廢料中稀土的同時實現鐵的資源化，更可增強NdFeB廢料回收的經濟性，具有良好的套用前景。
結題摘要
為了節約資源、保護環境，對NdFeB廢料進行回收具有重要意義。目前，工業中採用濕法冶金工藝對其進行回收，過程中需要消耗大量的無機化學試劑與有機溶劑，易造成環境污染。本項目提出了一種新的NdFeB廢料回收方法，即通過熔鹽氯化-電解法。對NdFeB廢料在MgCl2-KCl熔鹽中的溶解過程及氯化物熔鹽體系的電解過程進行了深入研究，取得成果如下：（1）MgCl2-KCl熔鹽提取NdFeB廢料中稀土元素的基本原理是基於稀土元素（Nd、Pr、Dy）與雜質元素（Fe、B等）間化學活性的差異。熱力學分析表明：MgCl2能選擇性氯化廢料中的稀土元素形成稀土氯化物，屬於放熱過程；熔鹽與廢料間有良好的潤濕性，促進了兩者間的接觸反應；動力學研究結果表明：該提取過程為擴散控制，反應後固體殘餘廢料的不緻密結構為擴散傳質過程的主要阻力，升高反應溫度、降低熔鹽的黏度均有利於稀土元素的氯化提取。在最佳條件下，稀土的提取率達到90%以上。（2）電化學研究結果表明：750℃時NaCl-KCl體系中Nd3+在Mo電極上的析出為一步得到3個電子的不可逆還原過程，起始還原電位約為-2.10V（vs Ag/AgCl）；而Pr3+的還原是分兩步進行的，即先得2個電子還原為Pr+，然後再得到1個電子還原為金屬Pr，其起始還原電位分別在-1.50、-1.70 V附近；Dy3+的還原過程與Pr3+相似，其還原電位比Pr3+稍正。NaCl-KCl-MgCl2-NdCl3體系中恆電位電解製備Mg-Nd合金時，其析出機理為：Mg2+先還原為金屬鎂，Nd3+然後在鎂上發生欠電位沉積，並形成三種不同的Mg-Nd間金屬化合物（MgNd、Mg2Nd、Mg3Nd），最後Nd3+還原為金屬釹；同時先析出的鎂也會還原熔鹽中的NdCl3形成Mg-Nd合金。（3）建立了以NdFeB廢料為原料熔鹽電解製備Mg-Nd基合金的新方法，該回收工藝已在實驗室成功實現。本項目的研究成果，為開發NdFeB廢料回收新技術提供了理論與技術指導，並提高了回收的經濟性與環境效益。
