釹鐵硼永磁材料因其優(yōu)異的磁性能被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，被譽(yù)為“磁王”。然而，釹鐵硼磁體的生產(chǎn)過程報(bào)廢率高達(dá)30%，加之其有限的使用壽命，導(dǎo)致大量釹鐵硼廢料產(chǎn)生。

這些廢料中稀土元素含量高達(dá)30%，遠(yuǎn)高于原生稀土礦，是一種極具價(jià)值的二次資源。高效回收釹鐵硼廢料中的稀土元素，對(duì)保障稀土資源安全、減少環(huán)境污染及促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

釹鐵硼廢料的特性與來(lái)源

釹鐵硼廢料主要來(lái)源于磁體制造過程中的邊角料、殘次品以及退役的含磁體電子產(chǎn)品。其化學(xué)成分復(fù)雜，除主要稀土元素Nd、Pr外，常添加Dy、Tb等元素以提高矯頑力，以及Co、Al、Cu等元素改善綜合性能。根據(jù)稀土含量，釹鐵硼廢料可分為低稀土（REEs＜20%）、中稀土（20%~30%）和高稀土（＞30%）三類。

物相分析表明，釹鐵硼廢料的主相為Nd2Fe14B，晶界處存在NdO、Nd2O3及少量NdFe4B4相。XPS分析進(jìn)一步揭示，鐵主要以三價(jià)態(tài)存在，稀土元素如Ce、Pr等也呈現(xiàn)特定的氧化狀態(tài)。

回收工藝研究進(jìn)展

目前，釹鐵硼廢料的回收工藝主要分為火法、濕法及新型回收技術(shù)。

（一）火法回收工藝

火法回收通過高溫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)稀土與鐵的分離，主要有選擇氧化法、氯化分離法、液態(tài)合金法及渣金熔分法。

選擇氧化法基于稀土與氧的親和力遠(yuǎn)高于鐵的特性，在高溫下使稀土選擇性氧化形成氧化物，與金屬鐵分離。Nakamoto等通過精確控制氧分壓，成功制備出純度超過95%的混合稀土氧化物，回收率超99%。

以 FeCl2為氯化劑采用氯化法回收釹鐵硼磁體廢料工藝流程

氯化分離法利用稀土與氯的強(qiáng)親和力，使用NH4Cl、FeCl2或MgCl2等氯化劑，將稀土轉(zhuǎn)化為氯化物后分離。Uda以FeCl2為氯化劑，在800℃下反應(yīng)，稀土回收率達(dá)95.9%，產(chǎn)品純度超99%。

液態(tài)合金法是利用稀土元素和鐵對(duì)其他金屬的親和力差異，實(shí)現(xiàn)稀土和鐵的有效富集與分離。稀土元素Nd能與Ag、Mg等形成多種形態(tài)的低熔點(diǎn)合金，如Mg在低溫環(huán)境下能呈熔融狀態(tài)，而釹能與鎂結(jié)合形成一系列合金。

渣金分離法是基于釹鐵硼廢料中稀土與氧更易結(jié)合的特性，將釹鐵硼廢料中金屬全部轉(zhuǎn)化為金屬氧化物，同時(shí)，在造渣劑的高溫作用下，通過控制還原性條件將鐵氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘貴e，而稀土氧化物在造渣劑的作用下形成稀土富集渣，實(shí)現(xiàn)金屬Fe與稀土渣相的分離，該法又稱為渣金熔分法。

渣金溶分法試驗(yàn)流程圖

（二）濕法回收工藝

濕法回收是目前應(yīng)用最廣的方法，主要包括全溶法、鹽酸優(yōu)溶法、復(fù)鹽沉淀法及溶劑萃取法。

全溶法采用鹽酸將廢料完全溶解，再通過氧化、萃取、沉淀等步驟分離稀土。陳錦云等用鹽酸溶解后，以N503除鐵、P507萃取稀土，最終獲得純度大于99%的稀土氧化物。

全溶法回收工藝流程圖

鹽酸優(yōu)溶法通過控制酸度使稀土氧化物優(yōu)先溶解，顯著降低酸耗。王毅軍等采用該法從釹鐵硼廢料中提取稀土，回收率超95%，純度達(dá)99%。

鹽酸優(yōu)溶法回收工藝流程圖

溶劑萃取法利用有機(jī)萃取劑選擇性分離稀土，如D2EHPA、PC88A等。Yoon等采用PC88A萃取劑，成功分離Dy和Nd，產(chǎn)品純度達(dá)99%。

（三）新型回收工藝

新型回收技術(shù)旨在解決傳統(tǒng)方法的高能耗、高污染問題，包括氫爆法、生物浸出法、電化學(xué)法等。

氫爆法（HD）利用釹鐵硼吸氫后晶界斷裂的特性，通過氫化-脫氫制備磁粉。Zhao等通過HD處理廢磁體，獲得各向異性磁粉，矯頑力達(dá)原磁體的83%。

生物浸出法利用微生物代謝產(chǎn)物溶解稀土，是一種綠色環(huán)保的方法。研究表明，特定菌株對(duì)釹的回收效率可達(dá)91%，但存在反應(yīng)慢、回收率低的局限。

電化學(xué)法通過控制電位選擇性溶解稀土。Kumari等以枸櫞酸為電解液，電化學(xué)溶解廢料，最終獲得純度99.9%的稀土氧化物。

不同回收工藝的比較與環(huán)境影響

火法工藝流程短、處理量大，但能耗高，且難以分離單一稀土；濕法工藝回收率高、產(chǎn)品純度高，但耗酸量大，廢水處理成本高；新型工藝如生物浸出、電化學(xué)法等雖環(huán)保，但多處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未規(guī)?；瘧?yīng)用。

環(huán)境影響方面，傳統(tǒng)回收過程常使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及高溫處理，產(chǎn)生大量廢液、廢氣，增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。因此，開發(fā)綠色、低耗的回收工藝至關(guān)重要。

釹鐵硼廢料回收是緩解稀土資源短缺、減少環(huán)境污染的關(guān)鍵途徑。通過技術(shù)創(chuàng)新與政策引導(dǎo)，未來(lái)釹鐵硼回收產(chǎn)業(yè)將朝著綠色化、低成本、短流程、高收率的方向發(fā)展，為可持續(xù)發(fā)展注入新動(dòng)力。

參考來(lái)源：

董靜靜，等：廢棄釹鐵硼磁體稀土元素回收工藝研究現(xiàn)狀及展望

曹江平，等：釹鐵硼廢料中稀土回收工藝研究進(jìn)展及展望

王厚慶，等：釹鐵硼廢料中稀土回收工藝研究進(jìn)展及展望

中國(guó)粉體網(wǎng)等