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1、目 录第一章 再要及概论1第二章 生产技术与物料衡算32.1 钕铁硼废料处理技术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第四章 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174.2.2项目污染源强汇总184.3
2、、“三废”及噪声治理方案19第五章 环境与职业安全风险195.1 设计的主要依据205.3 风险防范措施20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
3、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
4、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/
5、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
6、,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
7、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
8、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 Na2SO4xH2O碱转换：Nd2(SO4)3+ NaOH= Nd (OH)2 + Na2SO4焙烧：Nd
9、 (OH)2= Nd2O3+H2OC：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，增加效益。本法用30%硫酸将钕铁硼废料溶解，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（850）即得氧化钕。该反应的特点能耗大（850高温焙烧），硫酸亚铁品位低。主要反应：酸解过程：Nd+H2SO4=Nd2(SO4)3+H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2草酸分离：Nd2(SO4)3+H2C2O4= Nd2(C2O4)3 + H2SO4焙烧过程：Nd2(C2O4)3=Nd2O3+CO2D：酸
10、解盐析分离法本法用30%硫酸将钕铁硼废料溶解，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钕，再经煅烧（400）即可得到纯的氧化钕，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+H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2盐析：Nd2(SO4)3+ Na2SO4+xH2O= Nd2(SO4)3 Na2SO4xH2O碱转换：Nd2(SO4)3+ NaOH= Nd (OH)2 + Na2SO4焙烧：Nd (OH)3=
11、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）钕铁硼废料3000Nd2O31119.732298%硫酸4505.6382FeSO45467.5671氢氧化钠532.448氢气85.2962水11782硫酸钠1418.0732硫酸钠472.6411水7476合 计20292.7273
12、14566.6687溶液放入硫酸钠复盐沉降中再利用30NaOH：1773t硫酸钠473t30硫酸15016t水5t水30t磨碎成粉浸出夜 水：10511t硫酸钕：1919t FeSO4：5467t过滤复盐沉淀过滤、洗涤沉淀过滤、洗涤废气 水：180t氢气85tNdFeB废料3000t滤液蒸发重结晶废渣30t硫酸亚铁：5467t氢氧化钕沉淀1300t烘干、焙烧Nd2O3：1120t滤液硫酸钠：1418利用煅烧产生的废热浓缩水1296t水6000tNdFeB废料制取Nd2O3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名称规模备注1 主要生产工程NdF
13、eB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氧化钕储存区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生产工艺流程水溶液放入硫酸钠复盐沉降中再利用NaOH水硫酸钠硫酸磨碎的粉浸出夜过滤复盐沉淀过滤、洗涤沉淀过滤、洗涤废气氢气NdFeB废料滤液蒸发重结晶废渣硫酸亚铁沉淀烘干、焙烧Nd2O3滤液硫酸钠利用煅烧产生的热浓缩NdFeB废料制取Nd2O3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
14、离提纯，主要工艺流程为：先将NdFeB废料磨碎；用30H2SO4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，的氢氧化钕，氢氧化钕经干燥焙烧（400）即得纯氧化钕，而滤液则利用焙烧产生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Nd2O3）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0.42
