钕铁硼废料循环利用技术现状与展望

摘要

钕铁硼磁体是重要的稀土功能材料.随着新能源汽车、风力发电、电子信息等行业的快速发展,对钕铁硼磁性材料的需求量逐年增加.我国是世界上最大的钕铁硼生产国,2018年产量达17万t,占世界总产量近90％.钕铁硼在生产过程中会产生约30％的废料.此外,每年也会产生大量因达到使用年限而报废的磁体.这些废料中含有20％～30％的稀土元素,是宝贵的二次资源,对其进行循环再利用,不仅有利于环境保护,同时也有助于促进稀土产业的可持续发展.不同来源的废料成分特点差别较大,因而采用的处理方法也有所差别.目前的研究方向主要有两个:(1)从废料中回收稀土元素;(2)利用废料进行磁体再生制造.其中稀土回收方法主要包括湿法和火法两大类.如何实现稀土再生产品质量与环境友好度、经济性的有机统一,是钕铁硼废料循环利用领域的热点与难点.湿法回收工艺包括盐酸全溶法、盐酸优溶法、硫酸复盐沉淀法等,其共性特点为通过控制pH值,将稀土与其他元素分离;通过多级萃取得到单一稀土化合物,之后采用沉淀剂将稀土转化为盐类,经焙烧后得到单一稀土氧化物.此类方法对原料适应性强,稀土产品纯度高,但流程长、对环境不友好.火法回收工艺包括氧化法、氯化法、液态合金提取法等,其原理是基于稀土元素、其他元素与氧、氯、合金元素结合能力的差异性.此类方法流程短、对环境相对友好,但通常得到的是混合稀土化合物,产品纯度较低,且尚未实现工业化.近年来,国内外发展了诸多回收新方法,如电化学法、离子液体法、水解法等,但均处于起步阶段.其中通过电解法、水解法得到混合稀土化合物,离子液体法具有分离效率好、体系稳定性高等优点,具有一定发展前景.短流程再生制造主要包括氢爆法、掺杂法、热压法等,此类方法流程短、对环境友好,但再生磁体磁能积往往会有一定程度降低,从而限制其进一步应用.如何保证再生磁体的磁性能是未来再生制造发展的重点.本文首先对钕铁硼废料产生的途径及成分特点进行简要介绍,然后综述了各种循环处理方法(湿法、火法、回收新方法、短流程再生制造)的研究现状及问题,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为钕铁硼废料的综合利用提供一定参考.