废旧钕铁硼磁体回收:从稀土回收至关联元素增值及可持续性评估

《Process Safety and Environmental Protection》:Recycling of waste NdFeB magnets: From rare earth recovery to associated element valorization and sustainability assessment

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月02日 来源:Process Safety and Environmental Protection 7.9

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   摘要废钕铁硼(NdFeB)磁体是稀土元素及相关有价值组分的重要二次资源。本综述从原料特征、回收技术、关联元素行为、工艺安全和可持续性等方面,系统总结了废钕铁硼磁体回收研究的最新进展。首先讨论了废钕铁硼磁体的来源、成分和相结构特征,以阐明其对工艺选择的意义。随后,对主要回收路线

  

摘要

废钕铁硼(NdFeB)磁体是稀土元素及相关有价值组分的重要二次资源。本综述从原料特征、回收技术、关联元素行为、工艺安全和可持续性等方面,系统总结了废钕铁硼磁体回收研究的最新进展。首先讨论了废钕铁硼磁体的来源、成分和相结构特征,以阐明其对工艺选择的意义。随后,对主要回收路线——包括直接回收、湿法冶金回收、火法冶金回收、电化学回收以及新兴绿色工艺——进行了批判性综述,从原理、技术特征、代表性策略和产品形态等方面进行了讨论。特别关注了关联元素的迁移、分离、回收和增值利用,尤其是铁和硼的行为,从而将传统的以稀土元素为中心的观点拓展至全资源利用。铁和硼增值的经济可行性取决于所回收价值能否补偿额外处理投入。各回收路线在回收性能、工艺安全性、二次流管理、环境影响、经济可行性和工业适用性方面进行了比较。与氢气处理、腐蚀性试剂、高温熔体系统、废水、废试剂以及含铁和硼残渣相关的关键问题也得到了讨论。本综述为理解废钕铁硼回收技术现状提供了全面参考,并为未来开发更高效、更绿色且经济可行的回收系统提供了有益指导。

引言

稀土元素(REEs)因其独特的光学、电学、磁学和催化性质而成为不可或缺的战略资源,广泛应用于绿色能源、电动汽车、航空航天、先进电子和国防工业(Azimi, 2025; Yan et al., 2025; Zengin and Hassel, 2025; Zhang et al., 2025; Zhao et al., 2025b)。在稀土基功能材料中,钕铁硼(NdFeB)永磁体是应用最广泛的-performance永磁体,因其具有高最大磁能积和强矫顽力(Deng et al., 2025; Shao et al., 2025, Azimi et al., 2023)。自20世纪80年代商业化以来,钕铁硼磁体已成为电动汽车牵引电机、风力涡轮发电机、消费电子产品、工业机器人、空调压缩机和智能制造系统中的关键组件(Agustiana et al., 2025; Meng et al., 2025; Usman and Saxena, 2025; Washio and Akatsu, 2026)。
随着这些下游领域的快速扩张,对钕铁硼磁体的需求持续上升。如图1所示,全球钕铁硼磁体需求预计从2022年到2032年稳步增长,总需求从约65000吨增至超过126000吨。在各种终端应用领域中,混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车和纯电动汽车是这一增长的主要驱动力,而风力涡轮机、消费电子产品、空调系统和机电组件也做出了稳定的贡献。这一趋势不仅将加剧对原生稀土供应体系的压力,还会产生越来越多的含钕铁硼报废产品。与此同时,原生稀土资源的供应日益受到地理分布不均、环境密集型开采分离工艺以及地缘政治和经济中断脆弱性的挑战(Depraiter et al., 2025; Hamzat et al., 2025; Liu et al., 2025; Wang et al., 2025a)。对于重稀土元素而言,这些问题尤为关键,因为其提取和分离通常更为复杂、昂贵且环境负担更重。在此情况下,废钕铁硼磁体越来越被公认为稀土可持续供应的重要二次资源(Prados et al., 2025)。与原生矿石相比,废钕铁硼磁体通常含有更高浓度的稀土元素和相关金属,具有巨大的二次回收潜力。有效回收这些材料可以缓解资源短缺,减少原生开采相关的环境负担,并减轻铁、镍、钴等金属成分不当处置造成的环境风险(Zakeri and Tafaghodi, 2025)。因此,从废钕铁硼磁体中回收有价值元素引起了学术界和工业界的广泛关注。
近年来,针对废钕铁硼磁体开发了多种回收策略,包括直接再生、火法冶金处理、湿法冶金提取、电化学回收和集成工艺路线(Ullah et al., 2026; Yadav et al., 2025a)。每种方法在回收效率、选择性、杂质耐受性、工艺成本、环境足迹和产品质量方面均表现出各自的优势和局限性(Sharifian et al., 2025)。因此,系统理解相演变、元素迁移行为、分离化学和工艺集成对于推进钕铁硼磁体废物的可持续回收至关重要。现有综述为钕铁硼回收技术提供了有价值的见解,重点关注稀土回收和工艺优化(Yang et al., 2016, Zhang et al., 2020, Deng et al., 2025, Zakeri and Tafaghodi, 2025, Zheng et al., 2025, Ullah et al., 2026)。然而,主要通过稀土回收来评估回收工艺可能会忽视关联元素对分离效率、二次废物产生和整体资源利用的影响。全资源视角通过考虑铁和硼的路线依赖性迁移和增值利用来解决这些问题,将其行为与试剂消耗、残渣管理和潜在副产品回收联系起来。这种方法通过考虑协同元素回收和回收系统的整体可持续性,为回收路线选择提供了额外的见解。
本综述全面概述了从废钕铁硼磁体中回收稀土及相关有价值元素的研究最新进展。首先,总结了废钕铁硼磁体的来源、成分特征和资源潜力。然后,系统讨论了主要回收路线的开发状态和技术特征,包括直接再生、湿法和火法冶金工艺、电化学方法及新兴绿色系统。特别关注了不同回收体系中稀土元素和其他关联组分的分离机制、迁移行为和协同增值途径。重点通过阐明铁和硼在不同回收路线中的迁移、分离、回收和增值利用,将传统的以稀土为中心的观点拓展至全资源利用。各工艺在回收性能的基础上,进一步综合工艺安全性、二次流管理、环境影响和经济可行性进行评估,从而为路线选择和工业化实施提供更全面的依据。最后,讨论了关键挑战和未来方向,特别关注面向原料的工艺选择、试剂和资源循环、副产品增值以及闭环回收。本综述旨在为开发高效、清洁和可持续的废钕铁硼磁体回收系统提供有用的理论参考和结构化的研究视角。

章节摘要

文献检索与筛选方法

参照系统综述和荟萃分析优先报告事项(PRISMA)方法进行了结构化文献检索,以提高文献识别和选择的透明度(Fouzi et al., 2024)。检索了Web of Science、Scopus和ScienceDirect数据库,检索截至2026年9月。仅考虑以英语发表的同行评审文章和综述论文。检索词结合了描述钕铁硼磁体及其废物的表达式

来源异质性与原料分类

废钕铁硼磁体的回收行为强烈依赖于原料,因为其成分、氧化程度、污染水平和结构复杂性因来源、制造历史、服役环境和报废状态(Kruse et al., 2017; Zakotnik and Tudor, 2015)而存在显著差异。如表1所示,制造废料通常成分更为稳定,因此更适合直接回收或短流程回收,尽管

直接回收路线

废钕铁硼磁体的直接回收是指旨在最大程度保留材料原始磁相和功能价值的回收策略。其目标是通过短流程链,在控制杂质和表面退化的同时维持、恢复或重建Nd2Fe14B硬磁相,将废磁体再生为可重复使用的磁性材料或中间体。根据原料特性和工艺

铁相关行为、分离与增值利用

铁是废钕铁硼磁体中的主导基质元素,通常占总组成的约60-72 wt.%,因此在几乎所有回收路线中都起着决定性作用。在原始磁体中,铁主要并入Nd2Fe14B硬磁相,形成主要的磁亚晶格,并对材料的高饱和磁化强度贡献显著。然而,在回收过程中,铁并非仅仅表现为被动的基质成分或

工艺安全考量

工艺安全是废钕铁硼磁体回收规模化的重要考量因素,尽管与回收效率和环境表现相比,其受到的关注程度低得多。由于操作气氛、温度、压力和化学试剂的差异,各回收路线的内在危害存在显著不同。如表3所示,主要关注点包括HD/HDDR处理过程中的氢气相关火灾和爆炸危险,腐蚀性和

结论与展望

本综述从稀土回收、关联元素增值、工艺安全性和可持续性等角度,系统总结了废钕铁硼磁体回收的最新进展。首先讨论了废钕铁硼磁体的来源、成分特征和相结构特征,以阐明原料性质与回收路线选择之间的关系。主要回收路线,包括直接回收、湿法冶金回收、火法冶金

未引用参考文献

(ANON (n.d.))

CRediT作者贡献声明

邱宇超:撰写——初稿。韩越鑫:指导。高鹏:指导。张强:撰写——审稿与编辑。孙永生:资源、项目管理。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究获得中央高校基本科研业务费专项资金(编号:N25ZLV006)资助。

披露声明

作者报告不存在利益冲突,文章的内容和撰写由作者独自负责。
邱宇超|张强|孙永生|韩越鑫|高鹏
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