磁铁的部分并将所述寿命终止产物中含有所述废弃 Nd-Fe-B烧结磁铁的部分加热到高于所述磁性材料的居里温度的温度。所述系统可包含冷 却器，所述冷却器快速冷却所述寿命终止产物中含有所述废弃Nd-Fe-B烧结磁铁的部分，以 在所述寿命终止产物中含有所述废弃Nd-Fe-B烧结磁铁的部分中促进相应磁性材料从相应 子组合件脱离。在将所述寿命终止产物中含有所述废弃Nd-Fe-B烧结磁铁的部分加热到高 于所述磁性材料的居里温度的温度之后，所述冷却器可将所述寿命终止产物中含有所述废 弃Nd-Fe-B烧结磁铁的部分快速冷却到5 °C。
[0023] -般来说，本说明书中描述的标的物的一种创新方面可体现在用于粉碎及混合废 弃磁性材料的气体混合设备中，所述气体混合设备包含多个反应容器，所述多个反应容器 中的每一者可包含内衬，所述内衬具有界定于其中的多个开口，所述内衬中的每一者经配 置以接收磁性材料并促进气体通过所述多个开口在所述磁性材料周围循环；以及栗及阀组 合件，其操作性地耦合到所述多个反应容器，以控制引入所述多个反应容器中的气体并控 制气体在所述多个反应容器之间的传送。
[0024] 前述及其它实施例可各自选用地包含单独的或组合的以下特征中一或多者。所述 多个反应容器中的每一者可包含扩散促进装置，所述扩散促进装置包含被界定通过所述装 置的多个孔隙，所述扩散促进装置操作性地耦合到所述栗及阀组合件且经配置以促进气体 分布于整个反应容器中。所述多个反应容器中的每一者可包含可移动盖。所述栗及阀组合 件可被操作性地耦合到所述多个反应容器，以允许以下一或多项:真空栗排空反应容器;从 反应容器中的一者将气体排到大气;加压所述反应容器;及用气体回填一个或两个反应容 器。所述设备可包含操作性地耦合到所述栗及阀组合件的控制器，以自动化气体混合过程 及所述反应容器之间的气体传送。
[0025] 在一些实施方案中，所述设备包含气体存储室，其中所述气体存储室经配置以在 将气体传送到反应容器中的一者之前存储传送自反应容器中的另一者的气体。所述气体可 为氢气或惰性气体与氢气的混合物。反应容器中的一或多者可包含经配置以促进气体在所 述反应容器中的每一者内部流动的循环促进器。所述循环促进器可包含搅拌器、风扇或气 体给料器中的一者。所述多个反应容器中的每一者可包含连接于所述反应容器与所述栗及 阀组合件之间的单独气体供应管线。所述气体混合设备可经配置以从所述废弃磁性材料产 生颗粒大小介于1 ym到1 Own之间的粉末。
[0026] -般来说，本说明书中描述的标的物的一种创新方面可体现在用于粉碎及混合废 弃磁铁以形成最优粉末及/或氢化物掺合物的氢混合设备，所述设备包含一对反应室及连 接到所述对反应室或将其互连的气体管理组件，所述气体管理组件经配置以在所述对反应 室之间传送气体，并将反应室中的一者加压到目标压力。
[0027] 前述及其它实施例可各自选用地包含单独的或组合的以下特征中的一或多者。所 述气体管理组件可包含操作性地耦合到所述对反应室的栗及阀组合件，以控制引入所述对 反应室中的气体及控制所述对反应室之间的气体传送。反应室中的至少一者可在所述反应 室内包含恒温调节加热器。所述设备可包含滑架组合件，所述滑架组合件经配置以被所述 对反应室中的一者接收，所述滑架组合件可包含含有废弃磁性材料的一或多个瓶。所述滑 架组合件可包含可移动盖。所述瓶可包含可移动盖，所述盖经配置以充当漏斗以在所述氢 混合过程之后允许回收的氢化物磁铁颗粒被导引通过滑道。瓶中的一或多者可包含促进气 体在所述瓶的内部内扩散的装置。所述装置可包含圆柱体，所述圆柱体在其侧面中具有允 许气体扩散的开口，因此气体可到达瓶内含有的废弃磁性材料。
[0028] 本说明书中描述的标的物可被实施于特定实施例中，以实现以下优点中的一或多 者。在一些实施方案中，再生过程具有低能量消耗及低原生材料消耗。在一些实施方案中， 再生的Nd-Fe-B磁铁可减少经济及/或环境成本，且不减损最终产物(完全致密的Nd-Fe-B烧 结磁铁)的磁性性能及交付价值。在一些实施方案中，再生的Nd-Fe-B磁铁产物可具有与原 生Nd-Fe-B磁铁类似或更优的性能。在一些实施方案中，再生的Nd-Fe-B磁铁产物可包含用 以产生再生磁铁的多达99.9%的废弃起始磁性材料。
[0029]本说明书的标的物的一或多个实施例的细节陈述于附图及以下描述中。所述标的 物的其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书中变得显而易见。
【附图说明】
[0030]图1A到1C示出了分离机的实例。
[0031]图2示出了炉的实例，所述炉处理磁铁或磁性组合件用于消磁并从E0L磁铁去除组 合件。
[0032] 图3A示出了清洗磁铁的磨料喷射清洗装置的实例。
[0033] 图3B示出了将废弃磁性材料破坏成颗粒并混合所述颗粒的氢混合反应器的实例。
[0034]图4A到4E、4H和4 J示出了反应瓶，所述反应瓶可被放在滑架上以允许将反应瓶送 入及送出反应室。
[0035]图4F到4G示出了具有一对反应室的另一氢混合反应器的实例。
[0036]图4K示出了用于从瓶接收的磁性颗粒的存储容器的实例。
[0037]图5是用于回收来自产物的废弃磁铁及磁性材料的过程的实例，例如制造"散料 的"、失败的/退回的/剩余的批次及/或E0L产物以实现目标性质。
[0038] 图6是示出可被获得成为散料及/或E0L磁铁及用于再生磁铁的起始材料的性质范 围的实例的图。
[0039] 图7是比较原始废弃磁性材料的成分(左边的栏中示出）与通过所述过程产生的完 成再生磁铁产物(右边的栏中示出）的成分的图。
[0040] 图8示出了不同形状及涂层的烧结磁铁。
[0041]图9是计算系统的框图，所述计算系统可与本文件中描述的计算机实施方法结合 使用。
[0042]在各个图式中相同的元件符号及名称指示相同的元件。
【具体实施方式】
[0043]根据一些实施方案，描述了一种用于使用废弃磁铁制造完全致密的Nd-Fe-B烧结 磁铁的方法，所述废弃磁铁例如散料的磁性材料及/或寿命终止(E0L)磁铁。散料磁铁是指 没有终端产物涂装(特别是涂层材料）的磁性材料。散料的磁铁材料的实例是由于材料损 失、机械加工(废料)及制造过程中发生的无效率而被丢弃的磁性材料。此材料在产业中使 用的另一术语是落砂。寿命终止(E0L)磁铁是指包含终端产物涂装(特别是涂层材料）的磁 铁及磁铁片。E0L磁铁材料的实例包含从丢弃产物取得的磁铁或其磁铁片。例如，从磁铁的 磁电路、组合件或其它衬底分离出来但是仍然可保留其涂层的磁铁。寿命终止产物将是包 含例如硬盘驱动器的E0L磁铁的产物。
[0044]制造方法与传统的Nd-Fe-B制造相比可减少整个价值链中的活动数量，例如采矿、 浓缩、氧化生产、氯化物生产、合金生产、带铸程序均已被全部免除。由下文描述的过程所得 的产物就剩磁(Br)、矫顽磁力（iHc)及能量乘积(BHmax)来说是可展现出高性能特性的完全 致密Nd-Fe-B烧结磁铁，如下文参考表描述。在一些实施方案中，所述产物可被制造成与废 弃起始材料相比具有相同或更大的剩磁(Br )、矫顽磁力（iHc)或能量乘积(BHmax)。与废弃 起始材料相比，新的Nd-Fe-B产物可展现出改善的温度分布及耐腐蚀性。一种方法可具有低 的原生材料输入要求及低的基本操作成本。所述过程可结合81 %到99.9%的废弃磁性材料 及/或磁铁以及0.1%到19%的稀土元素添加剂，且所述过程可具有回收存在于废弃磁铁中 的所有元素（例如，Nd、Dy、Pr及Fe、Co、Cu、Al、Ti、Zr、Gd、Tb等）的高亲和性及磁性性能（例 如，Br、iHc或BHmax等）。
[0045] 一种制造完全致密的Nd-Fe-B烧结磁铁的方法可包含:从产物结构中提取E0L磁铁 组件，所述产物结构包含但不限于硬盘驱动器、马达、发电机或扬声器;及在新的Nd-Fe-B烧 结磁铁产物的制造方法之前通过机械及化学措施及处理制备磁铁及磁性材料。一种Nd-Fe-B烧结磁铁产物的制造方法可包含直接从所提取的E0L磁铁组件中去除涂层。一种方法可包 含所得的未涂覆材料的一或更多种混合操作，所述操作中的至少一者可包含(但不限于)使 用氢混合反应器来混合未涂覆的磁性材料。一种方法可采用氧气抑制的方法。一种方法可 包含添加范围在起始材料的0.1 %到19 %的新稀土元素添加剂材料。一些实施方案的进一 步细节及选用特征包含维持、改善、及/或提供特定目标的Nd-Fe-B磁铁性能特性的操作。此 类性能特性可包含颗粒大小、排列、密度、能量乘积(BHmax)、矫顽磁力（iHc)及/或剩磁(Br) 的所需组合。
[0046]当制造具有所需性质的再生产物时，一些实施方案可减少对于新的稀土元素供应 的需求。一些实施方案可降低稀土元素供应的风险及终端用户对于稀土元素价格波动的易 受损性、在产生更可持续的磁铁供应链中扮演重要的角色或上述中任意两者或更多者的组 合。在一些实施方案中，通过利用废弃磁性材料来取代开采原生材料，降低材料输入要求的 成本。随之而来的效益是可降低在材料、废料、污染及能源方面的资源需求。
[0047]在一些实施方案中，方法包含回收产物结构（例如E0L产物）中包含或内嵌的Nd-Fe-B磁铁组件。在初步处理(可被特征化为取得阶段）中，一种方法可包含从附接的组合件 或组件材料中取得EOL Nd-Fe-B磁铁，所述附接的组合件或组件材料被包含在E0L产物中或 与E0L产物分离。在一些实施方案中，所述初步处理包含合并含有EOL Nd-Fe-B磁铁的组件 及从组合件材料中分离EOL Nd-Fe-B磁铁，以增加磁铁对总质量的浓度。所述初步处理可分 离、粉碎或崩解磁铁及/或任何材料上的涂层，所述涂层例如将磁铁固定于其它材料(例如 磁性电路或支撑框架)的粘着剂。
[0048] 初步取得处理之后可为进一步步骤，所述步骤包含适用于将磁铁和磁性组合件之 间的粘着剂结合分离的加热及冷却操作，以及初步或完全分解磁铁上的涂层。在一些实施 方案中，所取得的磁性组合件被装入炉中并暴露于循环加热过程。在此过程中，材料可被加 热到Nd-Fe-B烧结磁铁的居里温度(例如600°C)以上(例如其中磁通量被降到零的点），以使 磁铁消磁并减少或烧掉附着于磁铁或其部分的任何粘着剂。例如，第一加热循环可为其中 材料被加热到至少400°C或到足够高的温度且持续足够长的时间，以使烧结磁铁消磁。第二 加热循环可在足够高的温度(例如650°C)下执行，及/或持续足够长的时间，以确保粘着剂 被减少或破坏。在第一或第二加热循环结束时的快速冷却可用于帮助稀土磁铁从任何组合 件脱离及完全或部分地粉碎及/或层分覆盖磁铁的任何涂层。加热及冷却过程还可包含消 磁及/或粉碎及/或层分已从其它部分或组合件(例如支撑框架、磁性电路或其它部分)分离 的E0L磁铁的涂层。
[0049] 在一些实施方案中，在650°C下重复加热附着于另一部分(例如组合件、磁性电路、 支撑件或其它部分)的磁铁持续1小时的时间接着快速冷却到5°C有效地从磁性组合件去除 磁铁，以减少或破坏任何粘着剂并分裂磁铁上的任何涂层。
[0050] 加热过程可使用空气、氩气或任何其它惰性氛围进行。可使用任何适当的技术执 行加热，所述技术包含例如电阻加热、射频加热、对流、微波加热、气体燃烧加热或浸入化学 热浴中或其它对流加热。然后可使用分离装置分离磁铁并使用适当的输送机收集及输送磁 铁。
[0051] 主要目的在于去除磁铁的涂层的过程(可被特征化为表面去除过程)可采用机械 式表面去除技术，例如使用磨料喷射。表面去除过程可包含离心式滚筒、研磨或浸入热的化 学浴中。
[0052]在涂层去除阶段的一些实施方案中，对于100kg的混合废弃磁铁来说，发现进行15 分钟的使用1mm直径的钢粒的磨料喷射足以去除NiCuNi、铝、黑色环氧树脂及不同形状的涂 覆锌磁铁上的保护层。为了再生的目的，可通过筛分来收集此保护层且所提取的磁铁被转 用于进一步处理。
[0053]在磨料喷射处理期间可控制氛围及温度。在一些实施方案中，磨料喷射（例如珠 击）处理可在5°C到600°C下在空气、氩气或其它惰性氛围中执行，且湿度优选地在0%到 35%的范围中。在一些实例中，在此操作期间，废弃的烧结Nd-Fe-B材料的质量损失小于 1 %。可选择处理的持续时间、微粒材料(例如珠粒)的速度及/或其它参数，以将质量损失限 制在不超过1 %。在一些实施方案中，可选取参数来确保质量损失不超过10%，且在一些实 施方案中为不超过5%。
[0054]机械上未涂覆的磁铁可在1 %到5%的稀HC1或HN03中进行化学处理，以从废弃磁 铁的表面进一步去除任何氧化物层。所述实施方案不限于此类选项，且在一些实施方案中 可使用其它试剂来去除氧化物，例如CuS0 4。此过程期间中的质量损失可被保持在0.1%到 5%的范围中。优选的是，选取时间、温度及浓度使得所述质量损失不超过10%，且具体来说 不超过20 %。
[0055] 在混合阶段中，将散料磁铁与额外原料混合以在由所述材料制成的成品中实现所 需最终性质。混合过程可包含使用压碎、研磨、碾磨或氢气来将材料分解成粗粉末。在一些 实施方案中，磁铁(例如Nd-Fe-B或2:17型磁铁)使用氢混合反应器处理成粉末，且所述粉末 材料就地与添加剂结合以恢复或改善剩磁、能量乘积及/或密度。
[0056] 在一些实施方案中，可将额外磁性材料添加到废弃的磁性材料中以恢复或改善磁 铁的性能。所述额外磁性材料可为稀土元素(RE)与过渡金属（例如TM)的组合，所述稀土元 素例如恥、？匕〇7、6(1、113、1^、〇6、￥13、11〇或￡11，所述过渡金属例如￥、0、]\111小6、(：〇、附、〇1、￥或 Zr。例如，再生磁铁可具有以下方程式(1)满足的化学式。
[0057] (l)Nd[0. l~19at. %*s(Nd) ,x]Pr[0. l~19at. %*s(Pr),y]Dy[0.1-19%*s(Dy),z] Co[0,d]Cu[0,e]Fe[0,f]
[0058] 其中[m,n]表示从最小值m到最大值n的范围，s(t)是元素 t在起始成分中的原子百 分比，f (t)是元素 t在最终成分中的原子百分比，x= 18-[81，99.9]at. %*(s(Nd)+s(Pr)+s (Dy))，y=18-[81，99.9]at.%*(s(Nd)+s(Pr)+s(Dy))，z = 18-[81，99.9]at.%*(s(Nd)+s (?1')+8(0}〇)，(1 = 3-[81，99.9]&1:.%*8(〇〇)，6 = 0.3-[81，99.9]&1:.%*8(〇11)，且1^ = 77-[81，99.9]at. %*(s(Fe)+s(Co))。
[0059]额外要求包含以下项中的一或多者:a)添加的原生材料NdpPrqDyr需要在最终产 物的 〇? 1 < p+q+r < 19at. % 的范围中，且 T2 min(R, 18)，其中 T = f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)且 R=s (Nd)+s(Pr)+s(Dy) ;b)p+q+r 2 X，其中X为从原始磁铁中去除的RE(Nd，Pr，Dy)的at. % ;c)T 仝 18%;d)f(Nd)+f(Pr)>0,其中 f 为最终产物的分率 at.%;e)f(Nd)+f(Pr)+f(Dy)〈 = 18;f) f(Co)〈 = 3;g)f(Cu)〈 = 0.3;h)f(Fe)+f(Co)〈 = 77;或i)f(Dy)+f(Nd)+f(Pr)> = R。
[0060] 混合过程包含碾磨、切割、高能球磨、辊磨、锯切、喷磨、滚磨、摇动、钳口压碎及氢 气混合。在一些实施方案中，氢气混合是用于均匀化起始材料废弃磁铁与新鲜的稀土元素 添加剂的方法。在氢气混合过程中，氢气进入?相(例如Nd2Fei4B)及废弃磁铁的富稀土元素 晶粒边界并与稀土元素反应，从而与被截留在晶体结构中的氢形成氢化物。由于氢吸收和 氢化物形成而引起脆性结构断裂的结果，晶体结构会膨胀。所述结果可有效用于混合，并在 同一时间用于粉碎废弃磁铁及添加剂材料。
[0061]如本文所使用的术语"粉碎"包含任何类型的固体材料分裂，包含机械、化学、热、 辐射或包含上述的组合的任何适当过程。粉碎的程度可从粗分裂到完全崩解成细粉末。 [0062] 在一些实施方案中，一种方法提供了添加0.1重量％到19重量％的一或多种稀土 元素添加剂到本文中描述的成分或方法中。另一方面，一种方法提供了添加约〇. 1重量％、 约0.2重量％、约0.3重量％、约0.4重量％、约0.5重量％、约1重量％、约2重量％、约3重 量％、约4重量％、约5重量％、约6重量％、约7重量％或约8重量％的一或多种稀土元素添加 剂或一或多种稀土元素添加剂的组合到本文中描述的成分或方法中。在又另一方面，一种 方法提供了添加约0.1重量％到〇 . 5重量％、约0.1重量％到1重量％、约0.5重量％到1重 量％、约1重量％到2重量％、约1重量％到3重量％、约1重量％到5重量％、约1重量％到8重 量％、约2重量％到4重量％、约2重量％到6重量％、约3重量％到5重量％、或约3重量％到8 重量％的一或多种稀土元素添加剂或一或多种稀土元素添加剂的组合到本文中描述的成 分或方法中。
[0063] 在一些实施方案中，所述方法包含不超过0. lat. %到lat. %、优选1 %的Pr (25重 量％)/阳(75重量％)稀土元素添加剂。使用氢混合反应器就地生产所需的微细无杂质粉末 混合物连同新鲜元素的基本稀土元素添加剂及/或氢化物添加剂可有效地从废弃的Nd-Fe-B型烧结磁性材料中恢复或改善磁性性能。可包含添加0.1重量％到19重量％、优选1 %的添 加剂元素添加剂来恢复或改善磁性材料的磁性性能及物理性质，例如密度或耐腐蚀性。所 述添加及废弃的磁性材料被装在氢混合反应器中，以产生包含Pr7 5Nd25Hx的稀土的粗粉末混 合物，其中x为范围从1到3的莫耳分率。
[0064] 氢混合过程可在20 °C到150 °C、压力1巴到60巴的氢氛围下执行。之后，可将材料加 热，优选就地加热到550 °C到600 °C以使混合物部分脱气。混合步骤产生的平均颗粒大小可 在lMi到2000mm的范围中。如果使用50巴的压力，那么平均颗粒大小可对应于废弃磁性材料 中存在的粒度（例如2wii到8_)及在500wii到2000mm范围中且由于氧化而未与氢反应的粉 末。所述粉末可被筛分以去除氧化的粗稀土元素粉末。
[0065] 在一些实施方案中，氢混合过程采用足够高的压力，以确保颗粒足够小而可用于 最终的磁铁，且可跳过喷射碾磨操作。在此实例中，筛分以去除较大颗粒借此去除具有较高 氧浓度的颗粒可为有利的。筛分是有效的，因为氧化物会构