如何从磁体中回收利用稀土元素

在德国的NEO-CYCLE项目中，来自弗劳恩霍夫IKTS研究所和弗赖贝格矿业大学的研究人员正在开发一种能够从磁体中回收钕等稀土元素的技术。这类磁体被广泛应用于电动汽车和风力涡轮机等设备中，借助这些新技术，它们可在欧洲被重新利用于制药业和氢能经济等其他行业。

图片来源：弗劳恩霍夫IKTS

正如近年来屡次登上全球新闻头条的那样，稀土元素在制造业中不可或缺，但往往需要通过复杂的流程进口，从而形成棘手的地缘政治依赖关系。钕这种稀土金属便是典型例子，其90%都在中国进行加工。弗劳恩霍夫陶瓷技术及系统研究所（IKTS）的研究人员与项目合作伙伴弗莱贝格工业大学及其他相关方携手，正在改进回收方法，以便从旧磁体中提取稀土元素。

研究人员正在重点研究钕磁铁，弗劳恩霍夫团队认为它是世界上强度最高的永磁体之一。该研究所指出，钕、铁和硼的混合物被广泛应用于电动汽车、风力发电机以及扬声器、智能手机和硬盘等电子产品中。全球对永磁体的需求不断上升，预计年增长率可达8.3%。正如研究合作伙伴所指出的，国内回收像钕这类难以获取的稀土元素非常重要，但这一过程也极为复杂。

将钕重新用于制造新磁铁需要极高的纯度。据弗劳恩霍夫IKTS称，欧洲的磁铁在首次使用后会被收集起来并运往中国进行再加工。

在欧盟的NEO-CYCLE项目中，23家合作伙伴正在开发能够在欧洲境内提取有价值原材料的工艺。弗劳恩霍夫IKTS机构湿法冶金回收与原材料化学小组负责人桑德拉·帕冯博士表示：“我们的目标是从电子废弃物中回收稀土元素，并将其用于绿色肥料等高价值产品以及药品生产中。这样就能实现材料循环利用，保护环境，同时降低全球对战略资源的依赖。”她这样解释道。

这种升级回收工艺适用于各种类型的磁铁。在NEO-CYCLE项目中，研究重点在于硬盘驱动器（HDD），也就是那些来自被丢弃的电脑和笔记本电脑、含有钕磁铁的硬盘驱动器。“我们正在测试两种处理磁铁的方法——固态氯化法和电化学法——以确定最合适的技术，”帕冯解释道。

在固态氯化工艺中，项目合作伙伴弗莱贝格工业大学向由废弃物制成的钕-硼-铁混合物中加入氯化铵而非传统的盐酸，再通过热处理将其直接转化为金属氯化物和高纯度氨溶液。该技术已获得专利，目前被用于荧光灯的生产。研究人员正在测试这种方法是否也能用于磁体的升级回收。实验结果表明，金属氯化物能更高效地从磁体材料中溶解出来，以较低的化学消耗量几乎实现金属的完全提取。

在第二种测试方法中，研究人员将磁铁废料粉碎后放入电化学电池中。稀释的硫酸等电解质作为电化学反应的介质。首先从磁铁中提取硼溶液，随后对其进行浓缩。该溶液可应用于化工和制药行业。

弗劳恩霍夫IKTS的研究人员运用他们在金属分离和工艺水处理方面的专长，进一步分离出这两种工艺得到的产物。桑德拉·帕冯及其团队采用选择性湿法冶金工艺首先提取钕和铁，之后即可获得纯度的金属盐。这些分离出的物质还会由项目合作伙伴进一步加工，不仅供应给化工和制药行业，还提供给氢能经济和化肥行业等领域。

NEO-CYCLE项目由欧盟在“地平线欧洲”计划下资助。该项目为期四年，预计将建成一座试验工厂等成果。桑德拉·帕冯总结道：“该流程从那些已到达生命周期末期的产品开始，最终我们能够为四个不同的行业提供有价值的回收原材料。”