毕业论文文献综述
环境工程
钕铁硼磁钢及其生产工艺
摘要：随着经济的发展，以钕铁硼磁钢为代表的稀土合金材料市场需求量越来越大。本
文介绍了钕铁硼磁钢及其发展现状，描述了的主流的烧结钕铁硼磁钢生产工艺。在此基础上，结合环境影响评价和清洁生产的相关的知识给予一定的分析。
关键词：钕铁硼磁钢 ；稀土合金材料；生产工艺； 清洁生产；
1. 前言
近年来，我国稀土产业发展迅速，由稀土构成的各种合金材料以其节能环保，材料质地好等性能越来越受到市场的亲睐，尤其是钕铁磁钢为代表的稀土合金材料。在稀土产业的发展的同时，我们必须深入研究相关工艺，注意到相关产品的生产对环境的影响，从而使该产业健康有序发展的同时能够尽可能的减轻其对环境的破坏作用。
2. 钕铁硼磁钢及其发展现状
钕铁硼(Nd2Fe2B)磁钢永磁材料是稀土永磁材料中最重要的一类[1]。它主要是由纯金属钕、纯铁和硼铁以及其它微量元素按国内外经典配比,用纯真空熔炼,铸锭结晶,破碎球磨, 压制取向成形,然后经烧结热处理制成的磁体 。其微观结构主要由主相Nd2Fe14B, 晶粒和晶界相组成。晶界相与主相的体积比以及内在成分质量和均匀分布情况都与磁体矫顽力有密切关系。
自1983年，佐川真人发现钕铁硼磁体以来，全球钕铁硼磁体产量从1983年的不足1t，猛增到2006年的5万多t，其中烧结钕铁硼磁体产量占总量的90%，尤其是从2003年～2006年的近3年时间内，全球烧结钕铁硼磁体年产量从2万t猛增到5万t，平均年增长率超过30%。当代永磁之王Nd2Fe14B磁体问世后以从未有过的高速度占领了永磁市场经过多年的商品化发展，现已证明它确实成为了一种应用范围广、潜力大的极为重要的永磁材料
[2]
。我国稀土永磁材料从世纪年代中期开始生产到2006年止,大部分的生产工艺技术,各
种生产设备和磁性能参数测定仪器等都是由我国科技人员进行研制、创新和生产实践而获得,目前主要稀土永磁的生产工艺、生产设备和测量仪器等达到了世界先进水平[3]。
3. 钕铁硼磁钢的生产工艺
钕铁硼磁钢生产采用的是粉末冶金工艺（也称烧结法）。粉末冶金工艺具有一次可成形且为最终形状的优势,而且,在很大程度上,可省掉后续作业,诸如冲压,磨加工,珩
磨,钻孔等工序[4]。烧结钕铁硼永磁材料的传统制备工艺为:配料-熔炼-制粉-成形-烧结→机加工与表面处理[5]。因其每一环节均与材料性能密切相关,故对工艺的深入研究和掌握极为重要[6]。
3.1 配料
根据不同品牌型号或用户要求将稀土金属钕、镝与金属铁、铝和硼铁等按一定比例混料[7]。混合后倒入坩埚，移入真空中频感应炉。原料块度与熔炼方法和装炉量有关，原料应妥善保管，防止氧化，防油、气和水等的污染。若已氧化，熔炼前需清除氧化物。同时配料计算和称料应准确无误。纯铁使用圆电棒，用切断机切断，铁棒除锈采用抛丸机（配带布袋除尘器）除锈。
3.2 钕铁硼合金真空熔炼浇铸
真空冶金是指在低于0.1MPa（一大气压）的真空或超高真空（10-5 ～ 1.3 帕）条件下进行金属的冶炼、提纯、精炼和加工处理等的冶金方法，包括真空还原、真空熔炼、真空蒸馏、真空烧结、真空脱气、真空热处理和真空镀膜等。真空中氧气的分压很低, 无论金属呈固态还是液态都极少在真空中氧化,在真空条件下熔炼合金,既不会溶解气体,还能除去其本身的某些气体和夹杂物,使高纯金属纯度提高。因此,真空条件下利于高纯金属熔炼,高纯金属随着应用范围的扩大,对其使用性能的要求越来越高,而其品质间就显得越来越重要。真空熔炼钕铁硼合金根据配方将料投入真空中频感应炉中，在密闭、真空、充氩气的条件下，通过中频感应加热使炉料熔化形成合金，然后将坩埚内熔融的合金倒入水冷铜模。在熔解稀土永磁材料时，总的要求是成分准确、均匀和干净。熔炼产生的钕铁硼合金熔液倒入水冷铸造模具中浇铸。用水冷铜模浇铸，便于合金液迅速凝固，以防止偏析、造成大面积的成分不均匀。
3.3气流磨制粉
气流磨制粉目的是将大块的钢锭破碎成一定尺寸的粉末体，包括粗碎和磨粉（中碎、细磨）两个过程。Nd－Fe－B 的热稳定性较差，破碎过程中要采用氮气密封保护，防止氧化。破碎采用颚式破碎机，破碎后过辊式筛分机，然后再进一步研磨。磨粉采用气流磨，气流磨是在高速气流的振动下，气流的能量冲击粉碎物料，使粉末与容器内壁发生滚动式撞击，而进一步细化，其效率高，颗粒呈球状，表面光滑且缺陷少。
3.4 磁场取向和成型
粉末磁场取向方法有两种，一种是垂直取向，另一种是平行取向，当磁场方向与加压力的方向相互平行时，叫平行取向，当磁场方向与加压力的方向相互垂直时，叫垂直取向，一般来说，垂直取向有利于获得较高的取向因子。粉末的压型方向有平行钢模压、
2
[8]
垂直钢模压、橡皮模压、平行钢模压＋等静压、垂直钢模压＋等静压五种。
3.5 真空烧结及热处理
真空烧结是为了实现磁体的致密化。压坯的相对密度仅有60％～70％，其中内部的空隙很大，强度低。经过烧结后，磁体的相对密度可增加到94％～98％。烧结是在密闭、真空、充氩气的条件下进行的，防止氧化既缩短加热时间、节约能源、降低成本, 又在真空的条件下促进了合金化的快速进行,可得到满意的晶格类型, 同时也有利于控制整个烧结工艺, 保证烧结质量[9]。磁体烧结后的热处理对不同合金有不同的作用与叫法。在热处理过程中要控制热处理温度和冷却速度， 在800 ℃等温时效处理可获得较高的矫顽力。为获得高性能，要求快速冷却。
3.6 机加工，磁化、检测 ，包装
根据不同要求将中间产品分别装入罐中，然后输送到成品处理系统，经细磨、切片、切割、磁化、选别后，不合格品返回熔炼利用或外售稀土冶炼厂作原料，合格品经称量、包装后入成品库。
4. 环境影响与清洁生产分析
环境影响（Environmental Impact）是指人类活动（经济活动和社会活动）对环境的作用和导致环境变化以及由此引发的对人类本身的效应[10]。清洁生产是指不断的采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施, 从源头削减污染, 提高资源利用效率, 减少或者避免生产、服务和产品使用过程中的污染物产生和排放, 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害[11]。根据清洁生产的理论,将清洁生产的思路适时地引入环境影响评价的各个阶段,充分利用清洁生产审核这一工具来综合分析建设项目的环境影响 [ 12 ] 。清洁生产针对当前环境影响评价中“末端治理”措施存在的种种弊病探索出了一条代价小、成效大、全方位防范、全过程控制的道路取替“末端治理”模式[13]。因而国家环保部已明确提出将清洁生产纳入环境影响评价中,以实现节能减排的目的 [14]。钕铁硼磁钢生产必然会带来一定的环境影响，其工艺流程中伴随着相应环境污染物，因此最好在环境影响评价过程中实行清洁生产并进行相应的清洁生产审核[15]。
根据环境的组成特征，建设项目的环境影响评价通常可进一步分解成对下列不同环境要素或称评价项目的评价，即大气 ,地面水,地下水,噪声,土壤与生态[16]。大气环境污染主要应根据污染源的特点，分析其废气的来源及排放特点[17]。在地面水环境分析中，着重分析设备冷却水、地面冲洗水和生活污水带来的污染情况[18]。声污染主要根据建设
3
改建项目的特点，分析声音的来源及其强度情况[19]。而非生态方面污染主要相关固废的不合理处理所带来的土壤及相关的生物危害[20]。
5.结语
钕铁硼磁钢生产作为一个典型工业生产项目，也是一个典型的环境影响项目[21]。对其生产工艺及其环境影响做出合理的分析和评价，突出环境影响评价的科学性和重要性，对于环境保护有举足轻重的作用[22]。
参考文献：
[1]井浩宇,齐宇轩,孟士超.快淬工艺制备钕铁硼纳米复合稀土永磁材料[J].金属功能材料,2006,16(3):35-38
[2]潘树明.稀土永磁材料的发展与前景[J].稀土信息，2006（7）：16-18 [3]林河成.稀土永磁材料的现状及发展[J].粉末冶金工业，2010,20（2）：47-52
[4]Kalathur Nara simhan,Francis Hanejko and Michael L1Maruccid.粉末冶金铁基软磁材料的发展与应用[J].粉末冶金工业，2010,20（2）：44-46
[5]刘文昌.我国烧结钕铁硼产业的发展及其生产工艺[J]. 金属世界，2008（6）：38-41
[6]魏成富,唐杰,杨梨容等.烧结钕铁硼的研究与应用进展[J]. 稀有金属与硬质合金，2010，38（1）：38-49
[7]冯秀娟，吴建明，孙惠.稀土永磁材料项目的环境影响评价[J].环境保护2008（11）：25-27 [8]李安国，饶先发.真空冶金现状及应用前景[J].世界有色金属，2009（7）：32-34
[9]陈宝军,田文富,魏玉梅.稀土长余辉发光材料真空烧结的研究[J].机械工程师，2006(9) ：57-58 [10]徐新阳，环境评价教程[M]，化学工业出版社，2004．
[11]郝大举，杨娟娟．环境影响评价中清洁生产分析要点及方法[J]．污染防治技术，2010,23(3):45-47 [12]魏永军.环境影响评价中的清洁生产[ J ]. 江苏环境科技, 2004.17(增刊):79-80 [13]刘丽.清洁生产在环境影响评价中的应用[J].环境科学与管理，2010,35(1):188-190．
[14]安红梅.清洁生产纳入环境影响评价的意义[ J ].中国环境管理干部学院学报, 2005,15（3）：29-31 [15]周捍东.实行清洁生产审核，推进行业节能降耗[J]. 林产工业，2010，37（1）:3-6 [16]国家环境保护总局，环境影响评价技术导则――总纲 ( HJ/T2.1 -93 )[Z]，1993． [17]国家环境保护总局，环境影响评价技术导则――大气环境 ( HJ/T2.2-93 ) [Z]，1993． [18]国家环境保护总局，环境影响评价技术导则――地面水环境 ( HJ/T2.3-93 ) [Z]，1993． [19]国家环境保护总局，环境影响评价技术导则――声环境( HJ/T2.4-1995 ) [Z]，1995． [20]国家环境保护总局，环境影响评价技术导则――非污染生态影响( HJ/T19-1997 ) [Z]，1997．
4
[21]Stephen Jay a，Carys Jones，Paul Slinn，el at．Environmental impact assessment: Retrospect and prospect[J]．Environmental Impact Assessment Review，2007,27(4):287-300．
[22] Matthew Cashmore．The role of science in environmental impact assessment：process and procedure versus purpose in the development of theory[J]．Environmental Impact Assessment Review，2004(24):403-426．
5
钕铁硼磁钢及其生产工艺【文献综述】
