中科院金属所：在稀土回收研究方面取得进展

大多数稀土磁性材料是由稀土元素与3d过渡金属TM3d构成的金属间化合物，如Nd₂Fe₁₄B、Sm₂Co₁₄、TbDyFe等。这些合金材料中稀土含量较高，制备1吨稀土永磁材料钕铁硼，需约0.3吨稀土（包括钕、镨、镝、铽等）。在我国稀土年消耗量中，超过40%的稀土用于制备钕铁硼。钕铁硼废旧料主要来源于材料制备过程中产生的废料（废品量约为30%），以及因更新而被淘汰的废旧产品。钕铁硼中Nd₂Fe₁₄B为主相，稀土与过渡金属原子间形成较强的键能。钕铁硼含有改善其综合性能的镨、镝、铽、钴、铝、铜等其它元素，为了避免氧化，通常在钕铁硼产品表面电镀金属层。因此，提取钕铁硼废旧料中的稀土具有难度，尤其如何实现稀土与其它金属的绿色高效分离以及高值化再利用是关键。 

近年来，金属研究所材料特种制备与加工研究部赵九洲研究组何杰博士领衔开展了钕铁硼废旧料回收新技术研究。基于金属原子间的相互作用，研制了一系列用于选择性自发溶出钕铁硼中稀土元素的捕集剂，揭示了稀土元素在钕铁硼/捕集剂界面间的扩散行为及其控制方法，提出了钕铁硼“稀土无酸自组装溶出”新方法，建立了钕铁硼循环再利用技术路线，回收获得了各种稀土氧化物产品和铁硼合金。研究实现了将钕铁硼中的所有稀土元素在数分钟内“一步式”选择性提取，总提取率大于97%。钕铁硼中稀土被提取后，残余物为铁硼合金（由铁、硼、钴、铜和铝等元素组成，其中铁含量约95%、氧含量低于20ppm），精炼后可以循环再利用或用作特种钢材。与“盐酸优溶”等传统方法比较，本研究的“稀土无酸自组装溶出法”避免了钕铁硼中铁、硼等与稀土一同焙烧氧化和强酸浸出，缩短了工艺流程和周期，大幅减少了强酸使用和废液排放量，实现了二次固废酸性赤铁渣（Fe2O3）的零产生及铁资源的高值转化，有效提高了稀土的回收率，具有更优的经济和环境效益。“稀土无酸自组装溶出”可与“萃取分离”联合使用，在短流程、低成本和环保前提下，回收得到满足市场要求的纯度约99.5%的单稀土金属氧化物产品。该方法普适性强，不仅可处理稀土永磁材料钕铁硼和钐钴合金，也可回收由稀土RE和3d过渡金属TM3d构造的其它RE-TM3d基稀土磁性材料，以及镍氢电池电极材料。除了废钕铁硼，还对稀土熔盐电解渣开展了循环再利用研究，获得了含量不低于99%的镨钕氧化物产品。