综述：从二次资源中回收稀土元素的水冶创新技术：比较性评述

这篇综述系统评述了从电子废弃物等二次资源中回收稀土元素（REEs）的水冶（hydrometallurgical）技术，重点对比了浸出（leaching）、沉淀（precipitation）、离子交换（ion exchange）和溶剂萃取（SX）等方法的效率与可持续性，提出了通过循环经济策略缓解稀土供应链危机及减少采矿环境影响的创新路径。

　　

引言

稀土元素（REEs）因其独特的4f电子构型被分为轻稀土（La-Eu）和重稀土（Gd-Lu/Y），后者因稀缺性和高成本成为回收重点。镧系收缩现象导致离子半径递减，直接影响其化学行为。REEs在新能源（风电、锂电池）、电子（LED、智能手机）等领域不可替代，但全球储量集中于中国、澳大利亚等国，开采伴生环境问题。电子废弃物（如磁体、LED灯）的REEs浓度甚至高于原生矿，成为循环经济的关键靶点。

一次与二次资源对比

原生矿以氟碳铈矿（bastnasite）、独居石（monazite）为主，但处理能耗高；二次资源如硬盘驱动器（HDDs）的钕铁硼磁体（NdFeB）和荧光粉废料富含Dy、Tb等高价REEs。预处理（机械分选、热处理）可提升后续浸出效率，但需根据废弃物类型定制方案。

水冶技术进展

浸出阶段：盐酸（HCl）和硫酸（H₂SO₄）对NdFeB磁体浸出率>90%，但需控制酸浓度避免杂质溶出。生物浸出（bioleaching）虽环保但效率仅60-70%。

纯化技术：

• •

  溶剂萃取（SX）中P₂₀₄（二乙基己基磷酸）对La/Ce分离系数达100，但乳化问题待解；

• •

  离子交换树脂对Y³⁺选择性吸附容量为120 mg/g；

• •

  膜技术（如纳滤）能耗低但通量受限。

新兴绿色技术

离子液体（如[C₄mim][PF₆]）可替代传统溶剂，回收率提升15%；电化学沉积能直接获得金属单质，但电流效率需优化。选择性结晶通过pH调控实现Eu³⁺/Gd³⁺分离，纯度达99.5%。

结论与展望

水冶技术从二次资源回收REEs可减少50%能源消耗和80%废渣，但需解决试剂成本（如离子液体）和工艺集成问题。未来应开发混合流程（如SX-膜耦合），并建立废弃物分类标准以推动规模化应用。